原位超交联相变材料制备及性能示意图
近日，我校电力学院饶中浩教授团队以中国矿业大学为第一且唯一通讯单位在国际期刊Journal of Materials of Chemistry A (2018年IF = 9.93, 2019年即时IF=11.5) 上发表题为“A novel shape-stabilization strategy for phase change thermal energy storage”的论文（DOI: 10.1039/c9ta01496a）。
储能技术是解决能源供给在时间、空间不匹配，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、相变后发生的泄露等缺点，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。
饶中浩教授团队采用聚苯乙烯为原材料，在以FeCl3为催化剂的条件下，以1,1-二甲氧基甲烷为交联剂，通过Friedel-Crafts反应，原位对相变材料石蜡进行包覆。实验表明，相变的材料的最高包覆效率可达90.6%。机理研究表明，由于超交联高分子的形成与相变材料的包覆于同步进行，保证了相变材料的高效包覆。同时，催化反应进行的催化剂FeCl3在材料定型后通过一步简单的氨水处理被转化为尺寸为30nm*150nm的Fe3O4纳米棒，从而起到了强化定型材料导热系数的作用。实验结果表明，复合材料的导热系数相对纯石蜡可增强55%。饶中浩教授团队进一步研究了废弃聚苯乙烯泡沫的在该技术上的应用，通过条件优化，人们熟知的“白色垃圾”也被应用于储能过程，并且表现出和市售聚苯乙烯相当的储能性能。
本文的第一作者为刘昌会博士，日本东京大学博士后，于2018年5月加入中国矿业大学饶中浩教授团队，从事化学、材料及储能技术的交叉研究，其他参与作者还有团队青年教师赵佳腾、刘臣臻、霍宇涛等，饶中浩教授为本文的通讯作者。
