主要研究成果
储能技术是解决能源供给在时间、空间上不匹配问题，缓解能源危机的重要手段。相变储能具有成本低、适用范围广的优点。从相变的形态上，主要可分为固-液相变、固-固相变以及液-气相变。其中固-液相变由于相变潜热大，相变过程中介质体积变化小，而被广泛应用为储能介质。然而，固-液相变材料存在导热系数低、相变后易发生泄露等缺点，因此解决上述问题可有效推动相变储能材料在储能领域的广泛应用。
近日，电力学院储能与传热课题组刘昌会老师以第一作者在Journal of Materials of Chemistry A 发表题为“Knitting aryl network polymers (KAPs)-embedded copper foam enables highly efficient thermal energy storage”的论文（DOI: 10.1039/d0ta04626d）。
论文对泡沫金属/相变复合材料的最新研究进展进行了综述。由于泡沫铜与相变材料之间的亲和性较差，为了增强其与有机相变材料的兼容性，之前的研究团队一般采用气相沉积碳材料、氧化改性等方法对铜进行改性。这些方法往往制备方法复杂，难以大量制备，且制备改性铜材料导热系数也会有一定程度衰减。基于上述研究，课题组尝试以FCl3为催化剂，以1,1-二甲氧基甲烷为交联剂，通过Friedel-Crafts反应，将多孔超交联高分子“编织”在泡沫铜骨架上，随后采用真空浸滞法将有机相变材料负载在泡沫铜骨架上。该方法在不破坏铜骨架的前提下，增加了铜骨架与有机相变材料之间的亲和性，同时也极大增加了担载材料的比表面积。实验表明，相变的材料的最高包覆效率可达62.1%，导热系数最高可达55.37 W m-1K-1。机理研究表明，泡沫铜与高分子单体三苯基膦分子之间存在弱的配位作用，该配位作用可使高分子按照特定方向生长，形成有序多孔结构。该过程类似于海洋中的珊瑚生长模式，生长出来的高分子具有和鸟巢类似的有序多孔结构。对比实验表明，当采用其他高分子单体，如三苯基苯、苯时，形成的高分子结构为无序多孔结构。有序多孔结构一方面保证了高分子超高比表面积，另一方面也使其在吸附石蜡过程中响应更快，吸附效率更高。课题组进一步研究表明，该复合材料具有非常优异的结构灵活性，可以加工成复杂形状，同时也具有非常好的光热、光电响应与转化效率，其中光热转化效率最高可达93.8%。
