近日，上海交大机械与动力工程学院ITEWA团队在国际期刊Nature Communications上发表了题为“Ultraflexible, cost-effective and scalable polymer-based phase change composites via chemical cross-linking for wearable thermal management”的研究论文。该论文由制冷与低温工程研究所ITEWA团队与西南交通大学团队合作完成，为规模化制备柔性定形相变储热复合材料和可穿戴的热管理器件提供了新思路。制冷与低温工程研究所博士后赵正创和西南交通大学硕士研究生敬瑶阁为论文共同第一作者，李廷贤研究员和西南交通大学袁艳平教授为共同通讯作者，王如竹教授对该工作给予了指导和建议。
论文针对传统相变材料存在液相泄漏和物理制备方法难实现柔性储热材料规模化制备的瓶颈难题，提出了采用过氧化物分解诱导化学交联制备超柔性低成本聚合物基定形相变储热复合材料的学术思路，揭示了聚合物基相变储热复合材料在过氧化物分解自由基诱导作用下的化学交联增韧机制，通过在相变储热材料中生成C-C键构建双三维聚合物网络结构实现了相变材料的定形封装，并进一步设计了可穿戴的便携式相变储能热管理器件。
研究人员成功制备了超柔性定形相变储热复合材料PW@OBC-SEBS，将相变材料PW嵌入C-C键强化的SEBS-OBC双聚合物网络结构，实现了相变材料的定形封装，可以在加热-冷却循环条件下维持良好的热稳定性和柔性特征。通过化学反应路径分析和实验测试，研究发现该化学交联方法合成的储热复合材料相对传统物理混合技术制备的复合材料，展现出显著的聚合物化学交联增韧效应和热稳定性，断裂伸长率达560%。该材料经过500次循环试验后仍保持稳定的柔性功能，且在高于相变温度的热空气和热水环境下具有稳定的定形效果而不出现液体泄漏，相变焓值高达176 kJ/kg，具有优异的储热能力。
柔性定形相变储热复合材料的化学交联设计
研究人员揭示了过氧化物分解自由基驱动聚合物C-C键生成强化的化学交联网络是实现储能材料优异热性能和力学性能的根本原因，提出了可规模化制备柔性定形相变储热复合材料的新方法，实验室单次制备质量可达20 kg。研究人员进而设计构建了可用于人体热舒适性调节的可穿戴便携式相变储能热管理器件，表现出了长效稳定的储热和温度调控能力，实现了人体热疗39~42 °C热舒适温区的可穿戴热管理。
柔性定形聚合物基相变储热复合材料PW@OBC-SEBS
基于柔性定形相变储热复合材料的可穿戴热管理器件
该研究工作获得国家自然科学基金重大项目的资助，在固-液相变材料的定形封装和便携式热管理应用方面具有极大的商业化应用潜力。
王如竹教授领衔的ITEWA多学科交叉创新团队（Innovative Team for Energy, Water & Air）致力于解决能源、水、空气领域的前沿基础性科学问题和关键技术，旨在通过学科交叉实现材料-器件-系统层面的整体解决方案，推动相关领域取得突破性进展。近年来在Science、Nature Reviews Materials、Nature Energy、Nature Water、Nature Communications、Chemical Society Reviews、Joule等国际期刊上发表系列跨学科交叉论文。
