瞿金平院士/卢翔副教授团队在规模化制备高光热转化效率柔性复合相变材料领域取得研究进展

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“热疗”是一种通过建立相对高温环境来扩张局部毛细血管和加速血液循环从而达到减少肿胀、缓解疼痛和疲劳的理疗方法。然而，传统的如热毛巾、热水瓶等热疗方法存在热疗时间短、使用功能单一等缺点。相比于显热存储，基于相变材料的潜热存储技术具有蓄热密度高、热存储与释放过程温度恒定及可重复利用等特点，这种基于相变材料的新型热疗技术有望克服传统热疗方法的上述缺陷。然而，传统相变材料的“固-液”相变特性及低光热转化效率限制了其实际热疗应用。因此，迫切需要开发一种大规模制备具有柔性且高光热转化效率复合相变材料的方法来实现其规模化生产与应用。

近日，华中科技大学化学与化工学院卢翔副教授/瞿金平院士团队在Composites Part A-Applied Science and Manufacturing (IF:7.664)上发表了题为“Large-scale fabrication of flexible EPDM/MXene/PW phase change composites with excellent light-to-thermal conversion efficiency via water-assisted melt blending and its application in personal thermal therapy”的论文。在本文中，通过水辅助的熔融共混加工手段，大规模制备了一系列同时具备高蓄热密度、高光热转化效率和优异循环稳定特性的柔性三元乙丙橡胶/MXene/石蜡 (EPDM/MXene/PW)复合相变材料(SSPCC)。借助于水辅助的熔融共混， MXene纳米片均匀分散在EPDM基体中，仅添加0.8 wt%MXene即可实现光热转化效率的大幅提高。SSPCC的熔融焓和结晶焓分别达到120 J/g和115 J/g，经过200次热循环和25次光热循环后相变焓几乎没有变化。在高储能密度的同时，材料表现出还具有良好的柔韧性，断裂伸长率超过90%。水辅助熔融共混法大规模制备的高性能柔性复合相变材料为新的热疗技术提供了新的方案。

本文要点：

1）利用水辅助的熔融共混技术规模化制备了柔性的高性能EPDM/MXene/PW复合相变材料。

2）在水辅助的熔融共混作用下，MXene纳米片均匀分散在树脂基体中。

3）复合相变材料显示出良好的柔韧性和优异的热疗效果。

4）SSPCC优异的循环稳定性为材料长期服役提供了保证。

论文第一作者为华中科技大学化学与化工学院博士后吴浩，论文通讯作者为华中科技大学化学与化工学院卢翔副教授。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发项目、国家科技支撑计划以及华中科技大学自主创新基金的资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X21004280

作者简介

卢翔，华中科技大学化学与化工学院副教授，主要研究领域为高分子材料的功能化改性及成型加工新方法、新理论。目前已以第一或通讯作者在Composites Science and Technology, Composites Part A, Composites Part B等具有重要影响力的国际刊物上发表SCI论文50余篇，主持承担国家自然科学基金等国家和省部级科技项目多项。

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