双温响应型相变水性聚氨酯复合材料：面向人体热管理与太阳能存储的创新突破

本文创新性地开发了一种基于甲基棕榈酸酯（MP）与聚乙二醇基水性聚氨酯（PEGWPU）的复合相变材料（PCM），通过引入石墨烯（Gr）构建三维网络结构，成功实现双温调控（25-35°C与50-60°C）、高相变焓（128.6 J/g）和优异光热转换效率（89.1%）。该材料突破传统PCM泄漏与导热性差的瓶颈，在人体热管理（thermal management）和太阳能利用（solar energy storage）领域展现广阔前景。

　　

亮点

本研究开发的MP/Gr/WPU复合材料具有以下突破性特征：

1. 1.

   双温调控功能：通过甲基棕榈酸酯（MP）与聚乙二醇基水性聚氨酯（PEGWPU）协同作用，实现25-35°C（人体舒适区）与50-60°C（太阳能存储）双区间相变。

2. 2.

   "三明治"结构设计：石墨烯（Gr）纳米片嵌入水性聚氨酯（WPU）三维网络，既提升导热性（0.52 W m^?1 K^?1），又防止相变泄漏（泄漏率仅1.1%）。

3. 3.

   仿生光热转化：石墨烯赋予材料89.1%的光热转换效率，模拟植物光合作用实现太阳能捕获。

结论

优化后的40-WPU-2复合材料（含40 wt% MP和2 wt% Gr）展现出卓越的综合性能：

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  高能量密度：相变焓值达128.6 J/g，相当于储存3倍于同体积水的热能

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  类皮肤机械性能：8.2 MPa拉伸强度与24.1%断裂伸长率，可适应柔性设备形变需求

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  超稳定循环：10次相变循环后焓值保持率98.3%，媲美商业级硅基相变材料

  该材料为智能纺织品（smart textiles）和可穿戴热疗设备（wearable thermotherapy devices）提供了革命性解决方案。