Πρόσφατα, η ερευνητική ομάδα του Shi Quan από την Ερευνητική Ομάδα Θερμοχημείας (ομάδα DNL1903) του Τμήματος Έρευνας Ενέργειας Υδρογόνου και Προηγμένων Υλικών, Ινστιτούτο Χημικής Φυσικής Dalian, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, Wu Zhongshuai από την Ερευνητική Ομάδα Δισδιάστατης Χημείας Υλικών και Energy Application (ομάδα 508) του State Key Laboratory of Catalysis Foundation, και η ομάδα του καθηγητή Chen Ying από το Πανεπιστήμιο Deakin της Αυστραλίας, συνεργάστηκαν για να σημειώσουν νέα πρόοδο στην έρευνα υλικών αλλαγής φάσης τύπου εύκαμπτων ινών. Η ομάδα συνεργασίας ετοίμασε εύκαμπτα μη υφάσματα αλλαγής φάσης που βασίζονται σε ίνες γραφενίου-νιτριδίου βορίου μέσω υγρής περιστροφής και εμποτισμού υπό κενό και τα χρησιμοποίησε σε φορητές συσκευές ανθρώπινης θερμικής διαχείρισης. Το σύνθετο μη υφασμένο ύφασμα αλλαγής φάσης έχει εξαιρετική ευελιξία, ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας και διαπερατότητα, παρέχοντας μια νέα ιδέα για την έρευνα έξυπνων συσκευών διαχείρισης φορητών συσκευών.
Τα υλικά αποθήκευσης ενέργειας αλλαγής φάσης μπορούν να απορροφήσουν και να απελευθερώσουν μεγάλη ποσότητα λανθάνουσας θερμότητας αλλαγής φάσης σε σχετικά σταθερή θερμοκρασία και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μέσα αποθήκευσης θερμικής ενέργειας και ελέγχου θερμοκρασίας στον τομέα της ανθρώπινης θερμικής διαχείρισης. Ωστόσο, τα εγγενή χαρακτηριστικά των παραδοσιακών υλικών αλλαγής φάσης, όπως η διαρροή υγρού, η κακή διαπερατότητα και η στερεά ακαμψία, καθιστούν δύσκολη την εφαρμογή υλικών αποθήκευσης ενέργειας αλλαγής φάσης σε φορητές έξυπνες συσκευές θερμικής διαχείρισης.
Στην κατασκευή εύκαμπτων φορητών συσκευών αποθήκευσης θερμικής ενέργειας και ελέγχου θερμοκρασίας, η ομάδα του Shi Quan έχει αναπτύξει μια ποικιλία μεθόδων προετοιμασίας, όπως η παρασκευή ενδογενούς εύκαμπτου φιλμ αλλαγής φάσης στερεού-στερεού (Energy Storage Material., 2021) με χημική σύνθεση και την παρασκευή εύκαμπτου φιλμ αλλαγής φάσης με βάση το γραφένιο (Chem. Eng. J., 2021) με τη μέθοδο απόξεσης και σύνθετης επικάλυψης. Σε αυτήν την εργασία, προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η διαπερατότητα και η πυκνότητα αποθήκευσης ενέργειας των συσκευών αλλαγής φάσης, με βάση προηγούμενες έρευνες, η ομάδα του Shi Quan συνδύασε την τεχνολογία προετοιμασίας της ομάδας του Wu Zhongshuai για τρισδιάστατο πορώδες συγκρότημα γραφενίου (ACS Nano, 2020; ACS Nano, 2019; Nano Energy, 2019; Energy Storage Material., 2019; J. Am. Chem. Soc., 2012), και εκμεταλλευόμενοι τα μοναδικά πλεονεκτήματα της ομάδας του Chen Ying στον τομέα της προετοιμασίας νανοφυλλών νιτριδίου βορίου (Sci. Rep., 2016; Nat. Commun., 2015), οι τρεις ομάδες συνεργάστηκαν για να υποβάλουν μια γενική στρατηγική για την προετοιμασία μη υφασμένων υφασμάτων υψηλής ενθαλπίας, εύκαμπτης αλλαγής φάσης με υγρή περιδίνηση. Το μη υφασμένο ύφασμα αλλαγής φάσης παρουσιάζει υψηλή ενθαλπία 206,0 J g-1, εξαιρετική θερμική σταθερότητα, ικανότητα θερμικού κύκλου με ποσοστό συγκράτησης ενθαλπίας 97,6% μετά από 1000 κύκλους και εξαιρετικά υψηλή διαπερατότητα υδρατμών, η οποία είναι ανώτερη από οι επί του παρόντος αναφερόμενες μεμβράνες και ίνες υλικού αλλαγής φάσης. Επιπλέον, το μη υφασμένο ύφασμα αλλαγής φάσης μπορεί να εφαρμοστεί στο φορετό σύστημα θερμικής διαχείρισης του ανθρώπινου σώματος σε συνδυασμό με τη μάσκα, που μπορεί να κρατήσει το ανθρώπινο σώμα σε ένα άνετο εύρος θερμοκρασίας, δείχνοντας τη δυνατότητα εφαρμογής στον τομέα των φορητών Θερμική διαχείριση του ανθρώπινου σώματος και παροχή μιας νέας κατεύθυνσης για την ανάπτυξη φορητών έξυπνων υφασμάτων.
Τα σχετικά ερευνητικά αποτελέσματα, με τίτλο «A Thermography Flexible Phase Change Nonwoven for All-Season High-Efficiency Wearable Thermal Management», δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο Nano-Micro Letters. Οι πρώτοι συγγραφείς αυτού του έργου είναι ο Liu Hanqing, Ph.D. υποψήφιος της ομάδας DNL1903 και ο Zhou Feng, συνεργάτης ερευνητής της ομάδας 508. Η παραπάνω ερευνητική εργασία υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας και το Ταμείο Καινοτομίας του Ινστιτούτου. (Κείμενο/εικόνα Liu Hanqing, Zhou Feng)
