综述：相变材料中的纵向限域工程

这篇综述系统阐述了纵向限域工程在相变材料(PCMs)中的前沿进展，重点分析了金属纳米线(MNWs)、碳纳米管(CNTs)、碳纤维(CFs)等一维材料对PCMs热物理性能的调控机制，揭示了多尺度结构设计与热能存储(LTES)、光热转换、电热转换等功能应用的构效关系，为开发高性能复合PCMs提供了创新思路。

　　

纵向限域工程赋能相变材料新突破

相变材料(PCMs)作为高效热能存储(LTES)的核心介质，在应对全球能源挑战中展现出独特优势。然而传统PCMs面临泄漏风险、导热系数低(<0.5 W/m·K)、光响应弱等瓶颈。近年来，通过金属纳米线(MNWs)、碳纳米管(CNTs)等一维材料的纵向限域策略，为PCMs性能提升开辟了新路径。

金属纳米线构建三维导热网络
Ag/Cu纳米线凭借超高轴向导热性(AgNWs达429 W/m·K)成为理想填料。研究表明，AgNWs可使十四醇复合PCMs导热系数提升至1.46 W/m·K，而预烧结处理的CuNWs气凝胶更使导热性能提高4倍。通过双向冷冻铸造技术制备的取向AgNWs气凝胶，在5 wt%添加量下即实现轴向/径向各向异性导热。

碳纳米管实现跨尺度热管理
CNTs的独特中空结构为PCMs提供了高效传热通道。阵列排列的CNTs使RT100复合PCMs轴向导热系数达12.3 W/m·K，较基体提升51倍。MOF衍生的Co/N-CNTs通过局域表面等离子体共振(LSPR)效应，将光热转换效率提升至93.1%。在电池热管理领域，CNTs复合PCMs可使锂电池工作温度降低2.0°C，显著提升安全性。

碳纤维突破界面热阻瓶颈
通过自粘结策略构建的碳纤维网络，在20.7 vol%填充量下实现36.49 W/m·K的超高导热率。螺旋碳纤维复合材料(HCFC)通过几何工程消除外部取向需求，面内导热达3.72 W/m·K。在建筑应用中，CFs增强的相变砂浆抗压强度达25.2 MPa，导热系数1.77 W/m·K，兼具力学与热学优势。

多机制能量转换协同创新
• 光热转换：MXene/CoNi-C复合PCMs实现97.5%的全光谱吸收效率
• 电热转换：ZIF@MOF/CNTs在1.1V驱动下达成94.5%的能量转换效率
• 磁热转换：CoFe₂O₄纳米颗粒通过Néel弛豫效应实现靶向热疗

生物医学应用取得突破
温控纳米纤维敷料可在402秒内升温至50°C并维持18分钟治疗窗口。负载阿司匹林的相变水凝胶实现温度触发药物控释，动物实验显示伤口愈合速度提升40%。在肿瘤治疗中，LA@ZIF-8碳纤维系统通过温和光热化疗(42-45°C)显著降低正常组织损伤。

未来研究需重点关注AI辅助材料设计、界面热阻调控、标准化测试体系建立等方向，推动PCMs在智能建筑、可穿戴设备等领域的产业化应用。