近期，我中心博士生韩高杰以第一作者在Advanced Functional Materials期刊上发表题为“Scalable Sol-Gel Permeation Assembly of Phase Change Layered Film Towards Thermal Management and Light-Thermal Driving Applications”的研究论文，通讯作者为冯跃战副教授和刘春太教授。

相变材料（PCMs）具有独特的热存储和释放能力、稳定的物理/化学特性，利用其相变机制，PCMs可以高效地储存热能并根据需要释放，在热管理和能量转换等领域呈现出广阔的应用潜力。然而，导热性差和易泄漏问题等持续存在的挑战严重阻碍了PCMs的实际应用。虽然现有方法通过预构建和引入三维导热网络来解决这些问题，但仍受到不连续的制备方法、高能耗和模具尺寸的限制。因此，迫切需要开发一种简单可行的工艺来制备具有高导热和防泄漏性能的PCMs。

该文章提出了一种一步溶胶-凝胶渗透自组装策略，可规模化制备具有优异导热性和防泄漏性能的相变层状薄膜，并深入探究了其在热管理和光热驱动等领域的应用。利用芳纶纳米纤维（ANF）的凝胶特性，将石墨烯纳米片（GNP）引入三维ANF网络，然后将聚乙二醇（PEG）分子直接渗透到ANF/GNP凝胶网络中，实现PEG的原位填充，干燥之后得到具有层状结构的PEG/ANF/GNP相变薄膜。ANF/GNP独特的封装网络阻碍了PEG的泄漏，在循环加热和冷却中呈现稳定且可逆的相变行为。得益于GNP的高面内导热性、强的光吸收和光热效应，PEG/ANF/GNP相变层状薄膜表现出优异的面内导热系数（23.7 W/mK, 28.1 vol% GNP）和光热转换能力（90 °C, 200 mW/cm⟡）。结合高热导性能、光/热驱动的相变行为、以及温度依赖的刚-柔态转变，该相变层状薄膜在热管理和光热驱动等领域展示出巨大的应用前景。

该研究得到了国家重点研发计划（2019YFA0706802）和国家自然科学基金（52273085和12072325）的支持。

论文信息：Scalable Sol–Gel Permeation Assembly of Phase Change Layered Film Toward Thermal Management and Light-Thermal Driving Applications. Gaojie Han, Hongli Cheng, Yajie Cheng, Bing Zhou, Chuntai Liu*, Yuezhan Feng* Advanced Functional Materials, 2024, 2401295.

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202401295