在绿色能源与多功能复合材料领域,昆明理工大学化学工程学院磷化工团队携手广东工业大学科研力量,共同攻克了纳米黑磷阻燃聚合物复合材料的关键技术难题,相关研究成果已发表于国际权威期刊《先进能源材料》,为行业创新发展注入新动能。
当前,以脂肪酸为代表的有机相变材料因高相变焓、化学稳定性强等特性,成为太阳能热利用领域的研究热点。但这类材料普遍存在热导率低、易渗漏、光热转换效率不足及可燃性高等短板,制约了其在复杂环境中的长期应用。如何突破材料性能瓶颈,实现多功能集成,成为行业亟待解决的科技命题。
研究团队将目光投向二维含磷纳米材料——黑磷烯。该材料具有宽光谱吸收、高效光热转换及本征阻燃特性,在高性能复合相变材料领域潜力巨大。然而,黑磷烯在潮湿、富氧及光照条件下易降解,导致结构失稳与功能衰退;单纯依赖黑磷烯难以构建稳定的三维支撑结构,限制了复合体系的综合性能提升。
针对上述挑战,科研人员创新性地以天然木材定向微通道为骨架,通过界面工程调控策略,在黑磷烯表面构建金属—多酚网络“保护层”。这一设计不仅显著提升了黑磷烯的环境耐受性,还强化了其与相变材料的界面结合力,实现了结构稳定性与材料相容性的双重优化。实验表明,复合材料潜热储能密度达175.03千焦/千克,光热转换效率高达91.27%,轴向热导率较纯材料提升3.9倍。
在阻燃性能方面,该材料表现尤为突出:热释放峰值降低27.4%,总热释放量减少31.2%,同时具备超疏水自清洁与抗菌特性。更值得关注的是,材料实现了光—热—电的高效转化,开路电压最高达0.65伏,为多功能能源材料的开发提供了全新范式。
这项突破为纳米黑磷材料在热管理、绿色能源转化等领域的规模化应用奠定了技术基础,标志着我国在新一代功能复合材料研发领域迈出关键一步。















