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中科院寧波材料所劉小青研究員團隊 Prog. Mater. Sci.：基于可持續(xù)高分子的相變材料

2025-02-08 來源：高分子科技

基于相變材料（PCMs）的潛熱儲存技術具有平衡用能時空差異、提高用能效率等作用，是緩解能源環(huán)境問題的有力工具。使用多形式聚合物基體來封裝或化學鍵合PCMs有利于提升PCMs的熱/力性能和抗泄露性，并賦予其先進功能性，但傳統(tǒng)聚合物的不可持續(xù)問題已經(jīng)引起了各界的廣泛關注。近年來，基于“原料可再生、棄料可回收”的可持續(xù)聚合物在用于復合PCMs（FSPCMs）方面進展迅速，其不僅展現(xiàn)了可調的綜合性能，還表現(xiàn)出靈活的分子可設計性和本征功能性（如阻燃、抗菌等），并能夠顯著降低生產(chǎn)和使用過程的碳足跡。

中科院寧波材料所劉小青研究員多年致力于可持續(xù)熱固性樹脂研究（Adv. Mater., 2024, 2311242; Prog. Polym. Sci., 2021, 113, 101353），創(chuàng)制了系列高性能生物基/可回收的熱固性樹脂及其結構-功能復合體系，并發(fā)展了基于新型可持續(xù)熱固性樹脂的PCMs分子和復合PCMs框架材料（Chem. Eng. J., 2024, 499, 156318; Chem. Eng. J., 2023, 460, 141882; Compos. B. Eng., 2024, 272: 111233; Green Chem., 2021, 23, 8643）。通過設計可持續(xù)熱固性樹脂的分子結構，并利用其本征特性，還開發(fā)了多種具有升級回收潛力和先進功能的樹脂前驅體材料（Adv. Mater., 2022, 2209545; Adv. Mater., 2024, 2401920; Nano Energy, 2022, 100, 107477; ACS Nano, 2021, 15, 12, 19490-19502）。

基于團隊在可持續(xù)高分子和相變儲熱材料方面的研究基礎，近期，該團隊在《Progress in Materials Science》上發(fā)表了題為“Integration of sustainable polymers with phase change materials”的綜述性論文。文章聚焦于可持續(xù)聚合物（生物基/可回收聚合物）基FSPCM的最新進展（圖1），包括從生物基化學品到生物基聚合物基體的制備方法和封裝策略、性能升級和影響因素、多能利用和先進應用。同時，還總結了可回收聚合物基FSPCM的設計方法和回收策略，并對高效回收路徑提供了見解。此外，還提出了基于結晶分數(shù)和熱穩(wěn)定性這兩個關鍵技術參數(shù)的相變性能分析視角，并總結了結構-性能影響規(guī)律及其優(yōu)化策略。最后，從全生命周期的角度，提出了可持續(xù)聚合物基FSPCM的新興研究方向。