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　　由于化石能源的短缺以及对清洁能源的需求，相变储能材料由于可以储存与释放能量已经被大量应用在潜热储能体系中。其中，固液相变储能材料由于具有高相变焓、低成本、原料丰富等优点被认为是作为潜热储能体系的最佳选择。

　　通常，由于相变材料与支撑材料之间拥有氢键、偶极-偶极作用、范德华力、毛细管效应等相互作用力，将固液相变材料负载在支撑材料中，以解决固液相变储能材料在使用过程中流动性与泄漏问题。

　　传统的支撑材料是在工作条件下稳定的非相变材料。它的存在虽然会解决储能材料的泄漏、流动问题，也会对储能材料的分子链运动产生限制，降低储能材料的储能密度。

　　为了解决这一问题，本文的作者们通过合成形状稳定的葡萄糖/聚乙二醇/二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）储能材料以负载聚乙二醇（PEG）制备了一种新型形状稳定的相变储能材料。该材料可同时进行固固相变与固液相变，且二者的相变温度区间重叠，因此拥有更高的储能密度（图1）。

 图 1. PEG、聚氨酯共聚物与相变储能材料的相变焓与相变温度

　　如示意图2所示，该相变储能材料在升降温循环中会经历两个相变过程，自由的PEG链段与聚氨酯共聚物中的PEG链段在升降温的过程中会在排列紧密的结晶结构与无规缠绕的分子链结构间转换。从热性能的角度看，本研究形制备状稳定的相变储能材料同时拥有固固相变与固液相变组成，二者之间拥有更加的协同与积累效应。

 图2. 相变储能材料的相变过程示意图

　　本研究通过将固液相变的聚氨酯共聚物作为支撑材料与固液相变的PEG通过Hp-β-CD进行交联成功制备了形状稳定的相变储能材料。两种组分在CPCMs中有良好的相容性。由于固固相变与固液相变的组份拥有重叠的相变范围，材料整体表现出的储能密度显著高于具有相同PEG含量的储能材料。本研究所采用的制备方案可用于解决固液相变材料所共有的储能效率效率下降的问题。此外，本研究对复合材料的深入研究也揭示了固液相变材料与固固相变材料间的协同作用。

　　本研究发表在《Journal of Materials Science》，2018，53，16539-16556，通讯作者之一是王林格教授。

　　Changzhong Chen#※, Jun Chen, Yifan Jia, Paul D. Topham, Linge Wang※. Binary shape-stabilized phase change materials based on poly(ethylene glycol)/polyurethane composite with dual-phase transition. Journal of Materials Science, (2018) 53:16539-16556.

　　原文连接: https://doi.org/10.1007/s10853-018-2806-2