德克萨斯A&M研发储热凝胶降低建筑能耗

德克萨斯A&M大学研发出新型储热凝胶“salogels”。该材料通过引入聚合物网络,解决了传统盐水合物易泄漏和分解的难题,在保留高储能容量的同时具备形态稳定性,有望显著降低建筑供暖与冷却能耗。

德克萨斯 A&M 大学研发“储热凝胶”,助力降低建筑能耗

建筑物供暖与冷却是能源消耗的主要来源之一。近日,德克萨斯 A&M 大学材料科学与工程系的研究团队在《ACS 应用材料与接口》(ACS Applied Materials & Interfaces)6 月 10 日刊封面上发表了一项新研究,提出了一种名为“salogels”(盐水合物凝胶)的新型材料,旨在通过高效的热能存储来减少能源使用。

聚合物网络解决泄漏难题
图片来源:ACS 应用材料和接口

盐水合物本身具备储存大量热能的能力以及较高的阻燃性,这使其能够在白天吸收热量并在夜间释放,从而调节室内温度。然而,传统盐水合物在反复使用过程中面临泄漏和结构分解的问题。该研究团队通过引入聚合物网络或结构,成功解决了这一缺陷,同时保留了材料的储能容量。

这项研究由德克萨斯 A&M 软物质设施(SoMF)的研究科学家 Kartik Kumar Rajagopalan 领导,导师为 SoMF 总监、教授 Svetlana A. Sukhishvili。研究人员展示了一种设计成“糖果熊”形状的 salogel 样品,直观地体现了该材料的形态稳定性。

由德克萨斯 A&M 大学材料科学与工程系研究人员开发的新型聚合物-盐水合物材料制成的熊形 Salogel,拍摄于德克萨斯 A&M 大学软物质设施。

除了应用于建筑节能,该团队还探索了 salogels 在其他领域的潜力,包括电池与温控电子设备、智能窗户、抗结冰涂层、超级电容器以及能量转换系统。

Sukhishvili 指出,Salogels 代表了从单纯的热量储存向工程化多功能材料的转变。通过深入理解聚合物在分子层面如何与盐水合物相互作用,研究人员能够设计出更适应现实世界能源需求的新材料。

该成果建立在团队多年来对聚合物与盐水合物相互作用的实验研究基础之上,历时数月完成。研究发现,聚合物网络的引入改变了盐水合物的结晶过程,这一机制未来可被用于开发辅助新材料设计的机器学习工具。

Rajagopalan 表示,团队接下来的工作重点是提高凝胶的机械强度、进一步抑制过冷现象、测试其 3D 打印处理能力,并将材料应用于电化学能量转化领域。

参考文献:
Kartik Kumar Rajagopalan et al., Hybrid Polymer–Inorganic Salt Hydrate Materials: For Thermal Storage and Beyond Applications, ACS Applied Materials & Interfaces (2026). DOI: 10.1021/acsami.6c07502

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