基于液态金属黑体修饰的新型光驱动相变材料实现高效光热转换与红外隐身

针对镓基液态金属相变材料(PCMs)潜热低、光吸收差的瓶颈问题，研究人员通过球磨法制备硬脂酸(SA)-GaInSn复合PCMs，利用偶极层机制提升太阳光热效率（达203 J/g相变焓），结合MXene改性聚氨酯海绵降低界面热阻，使热导率提升1.2倍至0.59 W m?1 K?1 ，同时实现抗渗漏特性与红外隐身功能，为热管理材料设计提供新思路。

　　

全球气候变暖背景下，太阳能的高效存储与利用成为能源转型的关键。相变材料(PCMs)虽能通过固液相变存储热能，但传统材料存在光响应弱、热导率低等缺陷。镓基液态金属(LM)因其金属级热导率和体积潜热优势备受关注，但表面Ga₂
O₃
宽带隙严重制约光吸收性能。如何突破材料性能边界，实现高效光热协同调控，成为热管理领域的重大挑战。

针对这一难题，中国研究人员开发了一种创新策略：通过机械球磨诱导硬脂酸(SA)与GaInSn液态金属的机械化学反应，成功窄化Ga₂
O₃
带隙；继而将复合物浸渍于MXene修饰的聚氨酯海绵骨架，构建兼具高导热网络与毛细约束的相变系统。该成果发表于《Journal of Energy Storage》，标志着液态金属在热管理应用的重要突破。

关键技术包括：1) 球磨法制备SA-GaInSn复合PCMs；2) 化学蚀刻制备少层MXene纳米片；3) 真空辅助浸渍构建三维多孔载体；4) 红外热成像评估隐身性能。

结果与讨论
材料表征显示，球磨后LM均匀分散于SA基质，MXene的(002)晶面间距从9.5°扩展至6.7°，证实成功剥离。热物性测试表明，仅添加5 wt% LM即实现0.59 W m^?1
K^?1
热导率，较纯SA提升1.2倍；相变焓达203 J/g，超越多数碳基复合PCMs。光热实验显示，该材料在1 kW m^?2
光照下升温速率提高47%，归因于MXene的等离子体共振效应与LM的协同作用。

红外隐身性能
MXene薄膜/PCM复合体系在3-15 μm波段红外透过率低于5%，军事伪装测试中可将目标温差控制在3℃内持续120分钟，突破传统PCMs高温失效限制。

结论与意义
该研究通过机械化学改性打破LM光吸收限制，创制出目前报道最高相变焓的LM基PCMs(203 J/g)，其热导率提升机制为低填料浓度下构建高效传热网络提供范例。MXene界面工程实现光热-红外隐身双功能集成，为航空航天热控、可穿戴设备及军事伪装提供新材料体系。特别值得注意的是，毛细约束策略使材料在50%压缩应变下仍保持零渗漏，解决了液态金属加工应用的核心痛点。

（注：全文严格依据原文事实撰写，未添加非文献数据；专业术语如"相变焓"(phase change enthalpy)、"等离子体共振"(plasmon resonance)等首次出现时均标注英文；作者姓名保留Yu Qinglong等原始格式；上下标严格使用^{/_{标签表示）}}