基于MXene的双模式相变复合材料：光热利用与红外隐身性能兼备
基于MXene的双模式相变复合材料：光热利用与红外隐身性能兼备
近年来，相变材料（PCM）在太阳能集热器中的应用备受关注。然而，如何在保持高光热效率的同时实现快速传热，一直是该领域面临的技术挑战。针对这一问题，南京大学刘晓晴教授团队开发了一种基于MXene的相变复合材料（LMXA-MA），该材料不仅具有优异的光热转换效率和能量存储能力，还具备独特的红外隐身性能。
研究团队采用单向冷冻干燥技术，制备了一种具有贯通孔结构的MXene气凝胶（LMXA）。这种气凝胶的垂直排列MXene纳米片能够加速贯穿平面的热传递，实现快速热存储。在此基础上，研究者通过激光诱导改性技术，在LMXA的表面构建了一层由纳米TiO2和无定形碳组成的复合光吸收层，显著提高了材料的光热转换效率。
实验结果表明，LMXA-MA材料在相变过程中封装率达到94.4%，无泄漏，对应的潜热高达192.4 J·g−1。激光处理的表面具有96.0%的高太阳能吸收率，并贡献了93.5%的卓越光热转换效率。此外，通过充分利用LMXA-MA上下表面发射率的差异，翻转它可以显著抑制辐射热损失，实现605 s·g−1的温度控制能力，并具备长期红外隐身性能，特别是在进一步覆盖Al膜后。
这项研究为设计具有高效热管理和太阳能-热能转换功能的高级相变复合材料提供了一种有前景的策略。
论文信息：
Xinbei Zhu, Jingkai Liu, Liyue Zhang, Weiwei Zhao, Yiyu Cao, and Xiaoqing Liu. Dual-Mode MXene-Based Phase-Change Composite Towards Enhanced Photothermal Utilization and Excellent Infrared Stealth, Small 20, 2405694 (2024).