相变材料（phase change material， PCM），是指在物质发生相变时，可吸收或释放大量能量（即相变焓）的一类材料。由于相变材料在相变吸热/放热过程中具有恒温特性，随着环境污染和节能意识的提高，相变材料的这一特性引起了研究人员的重视，相关储热技术及机理受到了广泛关注。然而，PCM的低导热率，易泄漏和刚性大等问题极大的限制了其推广应用。

受形状记忆材料启发，华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室汪双凤团队提出并成功制备了一种具有高导热、定型化、热致柔性的复合相变材料。该复合材料由高潜热石蜡（PA）、烯烃嵌段共聚物（OBC）、膨胀石墨（EG）构成，三种组分各司其职。其中，PA作为PCM起吸热作用，OBC作为支撑材料，EG则用于提高导热性能。通过FT-IR，XRD，SEM，DSC和TG对制备的复合材料分析发现，PA/OBC/EG复合材料的组分之间具有良好的物理化学相容性。在整个测试温度范围，可以观察到两个明显的相变区间，并且所获得的复合材料在此范围内表现出良好的热稳定性。根据泄漏测试，该材料具有优异的形状稳定性，当PA/OBC共混物中OBC的质量分数为20％时，没有明显的PA泄漏。EG的三维孔隙结构一方面可以作为导热骨架提高块体热扩散能力，另一方面其毛细作用力和表面张力对泄漏率也有积极作用。同时，研究人员对此三元材料的导热预测模型进行了研究，由于PA和OBC良好的相容性，可以将此二元材料处理为具有等效热物性的一元材料，对研究和制备基于PA/OBC的新型导热增强复合材料具有重要的指导意义。

文章对热致柔性的机理进行了详细阐述，当PA处于相变温度以下时，PA为固相结晶状态，OBC软段的分子链段被“冻结”。随着温度的升高，PA由固态转变为液态，OBC软段的分子链段被“解冻”，从而可以自由运动。同时，液相PA的存在可以在链段的运动中起到润滑作用，使得储能模量迅速下降，材料获得柔性。通过触发PA相变可以获得良好的柔韧性，从而得到弯曲和压缩等多种形变模式，有利于降低接触热阻，易于集成到目标器件。当使材料形变的外加应力取消时，软段分子链在熵弹性的作用下逐步达到热力学平衡状态，宏观表现则为形状恢复。此外，作者对该材料的传热特性进行了实验研究，发现加热和冷却过程主要受三个因素的影响，即热传导，自然对流和潜热吸收。这项工作拓展与丰富了复合相变材料的设计与制备手段，提出的柔性复合相变材料在太阳能光热利用、建筑节能、热管理领域上有重要的应用价值。

上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助，相关成果发表到《Applied Energy》上。论文题目“Form-stable and thermally induced flexible composite phase change material for thermal energy storage and thermal management applications”。论文第一作者为华南理工大学化学与化工学院2016级博士吴伟雄，通讯作者为传热强化与过程节能教育部重点实验室主任汪双凤教授。

来源：能源学人