2026年5月7日,国际顶级学术期刊《先进功能材料》发表了一项来自中国天津大学的重大突破。封伟教授的团队研制出一种创新型高温复合相变材料,这种材料不仅能在25秒内迅速升温至550℃,还具有高储热密度和出色的循环稳定性。这一成果解决了高温储热领域的长期技术难题,为太阳能光热发电和工业余热回收提供了全新的“中国方案”,表明我国在高温储能材料的研发上已处于全球领先地位。
长期以来,太阳能和风能等清洁能源的大规模应用一直受到间歇性和波动性的限制。高效且稳定地储存能量是能源领域亟待解决的核心问题,尤其是在冶金和光热发电等需要高温的环境,传统的中低温相变材料无法满足需求。尽管高温熔盐具有较高的储热密度,但它们与理想的石墨烯气凝胶骨架之间“互不相容”,界面润湿性极差,接触角高达102°,就像水珠在荷叶上难以附着,导致无法均匀复合,极易引发熔盐泄漏,严重影响其性能和使用寿命。

面对这一世界性难题,封伟教授团队另辟蹊径,提出了一种巧妙的界面调控策略。他们引入了聚乙二醇(PEG)作为“分子桥接剂”。这种物质一端亲石墨烯,另一端亲熔盐,如同高效的“双面胶”,成功将两种原本不相容的材料紧密结合。在80℃下搅拌形成均一凝胶后,再经过液氮定向冷冻、冷冻干燥及高温退火等一系列精密工艺,最终构建出稳定的石墨烯气凝胶—熔盐复合结构。在退火过程中,“桥接剂”被完全去除,熔盐则被精准地限域在石墨烯的多孔骨架内部,实现了均匀且稳定的负载。
性能测试数据令人振奋。该复合材料的初始熔化焓高达531.1焦耳/克,储热能力十分可观。在模拟聚光光照下,它能在短短25秒内从室温飙升至550℃,全光谱平均吸收率达92.7%,光热转换效率峰值更是达到了91.6%。更令人惊喜的是,随着热循环次数的增加,材料内部的熔盐晶粒会逐步细化并重新分布,使得孔道填充更加致密,导热性能不降反升,热导率从0.38提升至0.67瓦每米开尔文。在经历50次高温热循环后,其储热能力仍能保持约93%,展现出卓越的服役耐久性。
