通过双网络设计和溶剂工程制备高潜热、柔软且坚固的结晶盐凝胶

《Advanced Materials》：High Latent-Heat, Soft yet Robust Crystalline Salogels via Dual-Network Design and Solvent Engineering

固体-液体相变材料（PCMs）兼具热能存储与温度调控潜力，但存在泄漏和脆性缺陷。本文通过双聚合物网络与无机盐 hydrates 复合，利用原位聚合构建溶剂化聚合物网络嵌入晶格的 salogels，实现超柔（0.05-5 MPa）且强韧（1-3 MPa）的结晶柔性材料，接触热阻低至0.03 cm2K·W?1。实验表明25×15×0.5 cm3 salogel 贴片可使实验服1小时内降温10°C，验证了高效热管理应用。

　　

摘要

固液相变材料（PCMs）在热能存储和温度控制方面具有巨大潜力。然而，在实际应用中，它们存在熔化泄漏和结晶硬度高的问题。本文提出了一种新方法，通过结合双聚合物网络和无机盐 hydrates，制备出在结晶状态下具有柔韧性、高潜热且内在柔软性的 PCMs。该策略通过原位聚合反应制备出 salogels，利用了强聚合物-离子-水相互作用，并引入过量水以形成嵌入结晶盐 hydrates 中的溶剂化聚合物网络。所制备的结晶 salogels 具有高能量密度（ΔHm，179–209 J g^?1）、超低的机械硬度（E，0.05–5 MPa）、高强度（σb，1–3 MPa）和高韧性（Γ，2–6 MJ m^?3），同时接触热阻也很低（Rc = 0.03 cm² K W^?1）。这些热管理装置既能够通过相变吸收热量，也能通过吸湿性吸收水分，从而实现高效的温度调节。实验表明，在装有 25 × 15 × 0.5 cm³ 大小 salogel 补丁的实验服中，1 小时内的温度降低了 10°C。这项工作为使用成本效益高的无机盐 hydrates 设计出既柔韧又坚固的结晶 salogels 以应用于先进的热管理系统提供了指导。

图形摘要

通过利用盐 hydrates 中的原位聚合反应实现的双网络和溶剂工程策略，制备出了具有高潜热的柔性结晶 salogels，克服了结晶硬度带来的应用限制。这些柔软而坚固的 PCMs 具有长期的热循环稳定性，证明它们是高效且经济的热管理和温度控制系统平台。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。