龙眼壳生物炭复合有机石蜡的绿色合成及其在储热系统中的高效热性能研究

本研究针对相变材料(PCM)导热性能不足的问题，创新性地采用农业废弃物龙眼壳制备三维碳材料(CLS)，通过超声分散法构建PCM/CLS复合储热体系。结果表明，1.0% CLS使导热系数提升89%至0.404 W/(m·K)，熔融焓增至268.75 J/g，经500次热循环仍保持稳定。该研究为生物炭基储热材料在可再生能源系统的应用提供了新范式。

　　

全球能源转型背景下，相变储热技术(PCM)因高能量密度和温度稳定性成为研究热点，但其固有低导热性（普遍<0.3 W/(m·K)）严重制约实际应用。传统碳纳米材料虽能提升性能，却面临成本高、不可持续等问题。与此同时，东南亚地区每年产生数万吨龙眼壳等农业废弃物，其碳含量高达60%却多被焚烧处理。如何将这类生物质转化为功能性材料，成为破解储热材料"性能-成本-可持续性"三角难题的关键突破口。

马来西亚大学的研究团队创新性地选择高储热密度(250 J/g)的RT44HC石蜡为基体，通过700°C管式炉热解结合湿法球磨技术，将龙眼壳转化为微米级三维多孔碳(CLS)。研究采用超声辅助分散工艺构建复合体系，通过SEM、DSC等系统表征揭示了材料构效关系。

微观形貌与结构特性
扫描电镜显示CLS具有独特的蜂窝状三维结构（图4a），比表面积达380 m²
/g，为石蜡分子提供了大量吸附位点。傅里叶红外光谱证实CLS与石蜡仅存在物理相互作用，避免了化学降解风险。

热性能突破
1.0 wt% CLS的引入使复合材料导热系数从0.214跃升至0.404 W/(m·K)，升幅达89%，显著优于文献报道的椰壳炭(114%)和小麦壳炭(103%)。差示扫描量热分析显示熔融焓提升16.2%，归因于CLS中石墨微晶的异相成核作用。

光学与循环稳定性
紫外-可见光谱显示复合材料吸光度提升4.77倍，这对太阳能光热转换至关重要。经过500次熔凝循环后，焓值衰减<3%，光学性能波动<5%，证明CLS能有效抑制石蜡相分离。

该研究开创性地证实农业废弃物衍生生物炭可替代传统纳米碳材料，其三维连通结构为构建高效热传导网络提供了新思路。相比石墨烯等材料，CLS成本降低90%且碳足迹减少75%，特别适合东南亚地区太阳能储热系统应用。研究团队提出的"废弃物-功能材料-能源应用"技术路径，为《巴黎协定》背景下的循环经济实践提供了可复制样板。值得注意的是，CLS的介孔特性（2-50 nm）尚未充分开发，未来通过活化处理有望进一步提升其性能上限。该成果发表于《Materials Today Communications》，为生物炭基复合材料在储热领域的标准化研究建立了重要参照体系。