天津大学研发出高温复合相变材料，实现光热储能技术突破
来源：互联网 2026-05-07 20:09:43天津大学团队研发出新型高温复合相变材料，通过引入聚乙二醇作为“分子桥”，有效解决了熔盐与石墨烯基体间的界面兼容性问题。该材料储热密度高，循环稳定性好，在聚光太阳能发电和高温工业余热回收等领域展现出高效储能与快速光热转换潜力，为清洁能源稳定利用提供了新方案。
2026年5月7日，天津大学封伟教授团队在高温储能领域取得重要进展。该团队成功研制出一种新型高温复合相变材料，其具备高储热密度与优异的循环稳定性。这项成果为聚光太阳能光热发电及高温工业余热回收等关键领域，提供了高效可靠的储能新方案。
太阳能、风能等清洁能源储量丰富，但其间歇性与波动性制约了大规模稳定利用。提升能源系统灵活性与可靠性的核心环节之一，在于高性能热能存储技术的突破。
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在冶金、化工及光热发电等高温工况下，常规中低温相变材料性能受限。目前主流的高温熔盐虽储热密度与热稳定性良好，但其与石墨烯气凝胶基体间存在界面兼容性难题——界面润湿性差，接触角高达102°，导致熔盐难以均匀稳定地负载于基体。
破解界面难题：巧妙的“分子桥”策略
针对这一瓶颈，研究团队提出了界面协同调控策略。他们在氧化石墨烯与三元共晶盐体系中，引入聚乙二醇作为“分子桥接媒介”。该物质一端与石墨烯表面亲和力强，另一端与熔盐相容性好，从而显著增强了两相间的界面结合能力。
该材料的制备过程主要包括以下步骤：首先在80°C恒温搅拌形成均匀前驱体凝胶；随后利用液氮定向冷冻，诱导材料内部形成各向异性孔隙结构；接着通过冷冻干燥去除溶剂；最后经高温退火处理完成结构定型。在退火过程中，“桥梁”聚乙二醇完全分解逸出，熔盐则被限域在石墨烯气凝胶的三维多孔网络内，实现了高负载率与结构长期稳定。
性能卓越：高储热、长寿命、快响应
性能测试结果验证了该设计的优越性。该材料的初始熔化焓达531.1焦耳/克，质量储热能力突出。经过50次严苛高温热循环后，其储热性能保持率仍稳定在93%左右，表现出卓越的服役耐久性。
在模拟聚光太阳辐照的测试条件下，材料同样表现优异：可在25秒内快速升温至550°C，全波段平均光吸收率达92.7%，光热转换效率峰值更达到91.6%。这表明其在应用中具备快速响应与高效能量转换的能力。
应用前景：从光热发电到工业节能
基于上述特性，该新型材料应用前景广阔。它非常适合集成于聚光太阳能光热发电系统，实现“白天高效集热储热，夜晚持续释能供电”的运行模式，有效平抑太阳能供应的周期性波动。
同时，在钢铁、玻璃、陶瓷等高温流程工业中，该材料可用于对排放余热进行梯级回收与再利用，对工业节能降耗具有重要意义。
目前，研究团队的工作重心已转向优化材料的批量化制备工艺，并加快推进其在真实光热系统中的工程化验证与应用落地。这项从实验室走向产业化的进程值得持续关注。
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