物理化学交联网络转变策略增强柔性相变材料的防泄漏性能

发布时间:2025年04月22日

有效的热调节对于避免诸如储能系统、集成电路、大功率仪器等电子设备过热问题至关重要。因此开发的热管理材料和技术,包括导热复合材料、辐射冷却材料和功能相变材料,引起了极大的关注。能够在几乎恒定的温度下储存和释放潜热的高性能有机固-液相变材料是实现高效热调节和保持电子设备理想工作温度的有效手段。然而,热管理应用受到其固有的液体泄漏问题的严重限制,威胁设备的安全。此外,随着可穿戴设备和技术的发展,要求热管理材料具有可靠的机械柔性,这限制了传统刚性相变材料的使用。

为了提高有机相变材料的机械柔性,构建可变形的支撑结构是一种有效的解决方案。目前,柔性相变材料大致可分为热致诱导柔性相变材料和室温柔性相变材料,且后者在用作热管理组件时更为方便。大多数室温柔性相变材料是通过使用溶剂的复杂合成工艺制备获得,因此亟需开发一种规模化且环保的路线来制备具有高相变潜热的定形柔性相变材料。同时目前报道的功能相变材料在水环境中的形状稳定性能被忽视,探索防泄漏、防水相变材料对于全天候和多场景热管理应用非常重要。尽管通过聚合物基双支撑和凝胶支撑网络的构筑开发了防水相变材料,但合理设计和规模化制造具有相变特性稳定、形状稳定性优异的防泄漏柔性相变材料仍具有挑战。

有研究表明将微分子相变材料嵌入与化学交联处理相关的热塑性弹性体中是生产防漏柔性相变材料的有前景的途径。本研究提出了一种物理化学交联转变策略,通过将石蜡溶胀到交联聚合物支撑网络中,设计并大规模制备了具有增强防泄漏和防水性能的柔性相变材料,其中尺寸可调的有机石蜡(PW)相畴被隔离并均匀分散在连续的化学交联聚烯烃弹性体(POE)相中。经适度交联所制备的柔性相变材料显示出优异的形状稳定性、高相变焓(154.4 J g−1)和大的断裂伸长率(63%),过度的交联结构则阻碍了PW进入聚合物支撑网络,不利于相变组分的封装。令人印象深刻的是,柔性相变材料具有良好的防泄漏和防水能力,实现了有机固-液相变材料形状稳定性、柔韧性和相变焓之间的权衡,其应用范围都得到了扩展,适用于室内和室外设备。柔性相变材料可以作为电子设备高效散热的热调节单元,展示了其在先进电子设备热管理中的应用前景。

Shuai-Peng Wang, Shuang-Zhu Li, Wei-Wei Liu, Niu Jiang, Lu Bai, Rui-Ying Bao, Jie Yang*, Wei Yang*, Enhanced leakage-proof performance of flexible phase change materials through the transformation of physicochemical crosslinked networks, Polymer, 2025, 326, 128357.

录用时间:202543

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.polymer.2025.128357.