《界面增強納米定形相變儲熱的同步輻射研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由王振洋擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：界面增強納米定形相變儲熱的同步輻射研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：王振洋
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
納米定形相變是熱能轉換與存儲的有效手段，界面對其相變溫度和潛熱具有重要影響。然而，目前傳統的光學測試手段無法準確表征納米尺度下界面的物理結構和化學鍵合作用，界面增強效應的微觀機制尚不清楚。本項目擬在前期智慧型控熱納米體系研究的基礎上，利用合肥同步輻射大科學裝置上高時間、空間分辨的原位光學測試技術，揭示有機/無機界面的結構特徵和鍵合作用，據此發展界面增強的納米相變儲熱體系。主要研究內容包括：（1）芯-殼納米結構有機/無機定形相變體系界面設計；（2）結合紅外化學成像分析定形相變納米體系相變前後結構的原位動態變化，利用高分辨紅外光譜和光電子能譜原位分析相變前後振動模式和電子結構的演化規律；（3）界面增強定形相變高效儲熱與可控放熱體系的最佳化。本項目的順利實施一方面將為發展高效的熱能轉換與存儲技術提供材料與技術，另一方面將發展同步輻射技術在能源納米材料研究領域套用的有效途徑。
結題摘要
納米限域定形相變是熱能存儲和利用的有效手段。本項目以納米定形相變為基礎，以太陽光熱、工業餘（廢）熱等低品位熱的有效利用為目標牽引，結合多種物理、化學方法設計並製備了不同維度的納米定型相變體系，在同步輻射原位變溫紅外光譜和小角X射線散射等的精準表征下，重點探討了界面增強效應對相變材料相變溫度、潛熱、熱導率等的有效調節及其內在機制。之後我們構建了具有寬光譜回響高效光熱轉化能力的Cu7S4準二維納米結構，在同步輻射X-射線吸收精細結構擬合得到原子結構參數的基礎上結合第一性原理計算探索其增強光熱轉換能力的機制。進一步，我們將高效光熱與定形相變有效結合，發展了兼具太陽光熱和能量存儲的雙功能複合薄膜材料，並被國內權威媒體《人民日報》（2017年02月28日 12 版）予以關注報導。同時，設計製備了具有定向傳熱能力的智慧型導熱材料和具有阻燃能力的柔性絕熱材料，為熱能的有效富集、存儲和可控釋放提供了原理驗證和材料基礎。在以上工作基礎上，我們開始探索其在可再生與可持續性能源領域中的套用，開發了利用廢熱發電的熱電轉換器件、利用太陽光熱的海水脫鹽薄膜和界面耦合增強的光化學器件等一系列具有很強實用價值的材料和器件。鑒於我們在定向傳熱、高能量密度儲熱和高效光-熱-電轉換等納米熱控材料與儲能技術領域取得研究成果,美國國家可再生能源實驗室（National Renewable Energy Laboratory (NREL)）Lawrence Kazmerski教授邀請我們在國際能源領域權威期刊/頂級期刊《可再生與可持續性能源綜述》發表綜述文章，認為我們研究的熱控課題既有重大意義，又對本領域學科有重要貢獻。相關研究結果已經在Nanoscale、Renewable and Sustainable Energy Reviews、Solar Energy Materials & Solar Cells、ACS Applied Energy Material、ACS Applied Nano Materials等國際期刊上發表（接受）SCI論文6篇，申請國家專利9項，已完成所有既定目標。
