东纶科技江南大学：一种受“果实生长”启发的多功能碳基相变复合材料

  发表名为“A multifunctional carbon-base phase change composite inspired by fruit growth”的论文，研究受水果生长的启发，。该复合材料是通过在丝瓜络海绵（果核）的三维骨架表面使用间苯二酚-甲醛树脂（果肉）的聚合反应，通过高温碳化形成多孔泡沫，然后进一步真空吸附石蜡（果汁）而制造的。所设计的相变复合材料（PCC）系统具有优异的导电和导热性能、光吸收性能以及热能储存能力，在温度管理、光/电热转换、多驱动热发电和电磁干扰（EMI）屏蔽方面表现出优异的性能。

  泡沫碳的分级多孔结构允许对石蜡有很高的吸附能力（约91%），而石蜡是防漏的，确保了制造的PCC的高热能。增强的导热/导电性能使所制备的PCC能够提供多源驱动的热管理性能和出色的EMI屏蔽（约52dB）。此外，所制备的多功能PCC还表现出较高的光热转换效率（84%）和较高的热发电效率。综上所述，本研究提供了一条制备多功能PCCs的新途径，并为PCMs的先进热管理、能量转换EMI屏蔽提供了广阔的应用前景。

  图3. (a)用PW、PLPCC-2在80℃下加热不同持续时间制成的成型果实；(b)PLPCC在50个加热和冷却循环中的剩余质量；(c)PW和PLPCC的DSC曲线，(d)PW和PLPCC的熔化和结晶温度，(e)熔化和结晶焓，以及(f)焓效率；(g)PLPCC-2在50个热循环之后的DSC曲线。（a） 光热能量转换装置的示意图；（b） PLPCC-2的表面温度变化曲线阳光照射下的内部温度变化；（d） PLPCC-2在100 mW/cm2模拟太阳光辐射下的红外图像；（e） 在100 mW/cm2的模拟阳光辐射下，PLPCCs的光热储能效率（插图显示光热转换和储能机制）；（f） 碳化RFR和CLRS-2的V–I曲线；（g） PLPCC-2在3–5.5 V电压范围内的温度变化曲线次循环加热和冷却试验。

  图5。（a） 热电发电机理图解；（b） PLPCC-2和空白样品的输出电压-时间曲线（插图显示了PLPCC集成热电发电机装置），以及（c）温度-时间曲线；（d） 间歇加热下PLPCC集成热电发电机输出电压随时间的变化曲线；（e） 九个连续循环中输出电压随时间的变化；（f） 在自然阳光下进行光电转换实验的数码照片；（g） PLPCC集成热电发电机在自然阳光下的输出电压和温度以及持续时间。

  综上所述，受 果实生长 这一自然过程的启发，我们提出了一种在可控条件下以丝瓜骨架为 核，以合成酚醛树脂为 浆，在丝瓜内部重新生长的策略。在酚醛树脂溶液中加入一定量的Fe3O4纳米颗粒，协助发泡剂控制泡沫的孔隙形态。该研究为多功能PCC的制备提供了一种新的方法，并为PCM的先进热管理、能量转换EMI屏蔽提供了广阔的应用前景。

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