近日，材料學(xué)院劉毅副教授團(tuán)隊(duì)在生物質(zhì)基家居環(huán)境溫控材料領(lǐng)域取得新進(jìn)展，研究論文以“Hierarchical Supramolecular Engineering of a Multifunctional Phase-Change Material with Thermally Switchable Properties for Adaptive Thermal Management”為題發(fā)表于《Advanced Functional Materials》(IF = 19）。
相變材料（PCMs）能夠在相變過(guò)程中吸收或釋放大量潛熱，廣泛應(yīng)用于家居室內(nèi)環(huán)境溫控和熱管理領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)相變材料在復(fù)雜條件下存在尺寸穩(wěn)定性不足、機(jī)械柔性有限以及附著性能較差等問(wèn)題，制約了其在實(shí)際器件和長(zhǎng)期應(yīng)用中的可靠性與適用性。
圖1 多功能相變超分子網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建與表征
針對(duì)上述問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入磺化纖維素納米纖維（SCNF）作為增強(qiáng)相，與聚乙二醇（PEG）及聚丙烯酸-甲基丙烯酸羥乙酯共聚物（P(AA-co-HEMA)）協(xié)同，通過(guò)非共價(jià)相互作用構(gòu)建了一種具有三維穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的相變凝膠體系。SCNF 誘導(dǎo)形成的多層級(jí)超分子網(wǎng)絡(luò)不僅有效增強(qiáng)了凝膠骨架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)力學(xué)與界面性能的精細(xì)調(diào)控。制備的相變凝膠表現(xiàn)出顯著的可切換模量（0.014 – 62.4 MPa）、柔韌性（113.4% – 419.2%）、黏附強(qiáng)度（38.0 – 1163.5 kPa）和高效潛熱存儲(chǔ)能力（132.5 J g-1）。這些協(xié)同提升的性能賦予了相變凝膠突出的多功能特性，使其在智能家居、熱管理以及具身智能柔性器件等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力。
材料學(xué)院博士研究生龐瑤為第一作者，材料學(xué)院劉毅副教授、南京林業(yè)大學(xué)賴(lài)晨歡教授和中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所張代暉研究員為共同通訊作者，北京林業(yè)大學(xué)為第一完成單位。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金 (32494794、32371793)、國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金 (32322056)及國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023YFD2200504）等項(xiàng)目的支持。
