在綠色能源與多功能復合材料領域,昆明理工大學化學工程學院磷化工團隊攜手廣東工業大學科研力量,共同攻克了納米黑磷阻燃聚合物復合材料的關鍵技術難題,相關研究成果已發表于國際權威期刊《先進能源材料》,為行業創新發展注入新動能。
當前,以脂肪酸為代表的有機相變材料因高相變焓、化學穩定性強等特性,成為太陽能熱利用領域的研究熱點。但這類材料普遍存在熱導率低、易滲漏、光熱轉換效率不足及可燃性高等短板,制約了其在復雜環境中的長期應用。如何突破材料性能瓶頸,實現多功能集成,成為行業亟待解決的科技命題。
研究團隊將目光投向二維含磷納米材料——黑磷烯。該材料具有寬光譜吸收、高效光熱轉換及本征阻燃特性,在高性能復合相變材料領域潛力巨大。然而,黑磷烯在潮濕、富氧及光照條件下易降解,導致結構失穩與功能衰退;單純依賴黑磷烯難以構建穩定的三維支撐結構,限制了復合體系的綜合性能提升。
針對上述挑戰,科研人員創新性地以天然木材定向微通道為骨架,通過界面工程調控策略,在黑磷烯表面構建金屬—多酚網絡“保護層”。這一設計不僅顯著提升了黑磷烯的環境耐受性,還強化了其與相變材料的界面結合力,實現了結構穩定性與材料相容性的雙重優化。實驗表明,復合材料潛熱儲能密度達175.03千焦/千克,光熱轉換效率高達91.27%,軸向熱導率較純材料提升3.9倍。
在阻燃性能方面,該材料表現尤為突出:熱釋放峰值降低27.4%,總熱釋放量減少31.2%,同時具備超疏水自清潔與抗菌特性。更值得關注的是,材料實現了光—熱—電的高效轉化,開路電壓最高達0.65伏,為多功能能源材料的開發提供了全新范式。
這項突破為納米黑磷材料在熱管理、綠色能源轉化等領域的規模化應用奠定了技術基礎,標志著我國在新一代功能復合材料研發領域邁出關鍵一步。











