基于砖块-砂浆结构的MXene/壳聚糖/SiO2@正二十烷柔性复合薄膜在太阳能可穿戴体热管理中的应用研究

本文推荐一种基于砖块-砂浆结构设计的MXene/壳聚糖/SiO2@正二十烷（MCP）柔性复合薄膜。该材料通过一步真空辅助过滤法制备，以SiO2@正二十烷相变微胶囊（PCC）为"砖"，MXene纳米片为"砂"，壳聚糖（CS）为"水泥"，兼具高相变焓（73.48 J/g）和优异光热转换效率（93.2%）。该薄膜在低温环境下可使织物表面升温18.5±0.5°C，为解决可穿戴设备在寒冷环境中的持续供热难题提供了创新解决方案。

　　

亮点

采用独特的珍珠层启发式"砖块-砂浆"结构设计，通过SiO₂@正二十烷相变微胶囊（PCC）作为刚性"砖块"，MXene纳米片作为柔性"砂粒"，壳聚糖（CS）作为"水泥"，构建出具有温度调控功能的柔性复合薄膜。

MCP复合材料的微观结构

通过扫描电子显微镜（SEM）对不同PCC含量的复合薄膜进行微观结构分析。图2显示，添加CS后层间距显著减小（对比图2b与2c），CS分子链形成类似砂浆的网状结构，MXene层则充当砖块角色，这种协同作用有效增强了层间结合力。

结论

成功通过真空辅助过滤工艺制备出具有优异热管理性能的柔性MCP相变复合薄膜。研究发现PCC负载量对材料储热性能和机械强度具有重要影响，所得薄膜相变焓值达73.48 J/g，且经过600次相变循环后潜热保持稳定，展现出卓越的储热性能与热可靠性。

作者贡献声明

张晶晶： 原始稿撰写、数据整理；赵雪玲： 稿件修订、项目管理；梅多一： 形式分析；周佳怡： 形式分析；李品达： 形式分析；陈立飞： 方法论；王欣： 数据整理；谢华清： 项目监督。

利益冲突声明

所有作者声明不存在可能影响研究成果的财务利益或个人关系。通讯作者代表全体作者确认无利益冲突。

致谢

本研究感谢上海市科委高校能力建设项目（21010502800）、上海市东方学者特聘教授计划、上海市科委扬帆计划（17YF1406600）、上海市教委晨光计划（18CG68）及上海工程技术研究中心等项目的资助。