中科院大連化學(xué)物理研究所 將相變儲能材料膜用于可穿戴熱管理器件

在人體彎曲動作中，柔性器件仍保持穩(wěn)定的熱管理性能。

近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員史全團(tuán)隊與催化基礎(chǔ)國家重點實驗室研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊合作，開發(fā)了一種柔性相變儲能材料膜，并將其與柔性石墨烯膜相結(jié)合應(yīng)用于可穿戴熱管理器件。研究成果近日發(fā)表在《能源存儲材料》上。

相變儲能材料能夠在恒定溫度下吸收和釋放大量潛熱，可作為一種高效熱能儲存與溫度控制介質(zhì)廣泛應(yīng)用于電子器件熱管理領(lǐng)域。傳統(tǒng)相變儲能材料一般利用其固液相變行為進(jìn)行儲能與控溫，然而，固相材料剛性大、不具備柔性;液相材料在相變過程中會發(fā)生泄漏，無法應(yīng)用于柔性可穿戴器件熱管理。

史全團(tuán)隊通過化學(xué)聚合的方法獲得了一種柔性相變儲能材料膜。該相變材料膜具備表觀的固—固相變特性，相變焓和相變溫度在5℃~60℃溫度范圍內(nèi)可調(diào)，冷熱循環(huán)1000次后仍然表現(xiàn)出穩(wěn)定的相變性能。該相變材料膜還表現(xiàn)出優(yōu)異的本征柔韌性，可折疊或裁剪成任何形狀，并可制備大尺寸膜，為大規(guī)模制備柔性相變材料膜提供了可能。

相變材料膜與吳忠?guī)泩F(tuán)隊開發(fā)的柔性石墨烯膜集成得到的柔性熱管理器件，可在不同溫度、光照及電加熱情況下表現(xiàn)出優(yōu)異的溫度控制、光熱轉(zhuǎn)化及電熱轉(zhuǎn)化性能，最高電—熱轉(zhuǎn)換效率可達(dá)94%。研究人員進(jìn)一步將大尺寸柔性熱管理器件縫制到衣服上，在人體彎曲動作中，該柔性器件仍然保持穩(wěn)定的熱管理性能。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2020.10.014