日本研發(fā)出以水為主要成分的新型蓄熱材料

日本研究人員利用以水為主要成分的熱敏性高分子凝膠研發(fā)出一種新型蓄熱材料。利用這種材料儲蓄60攝氏度以下的低溫熱量，其蓄熱密度可高達每升562千焦。

三菱電機公司和東京科學(xué)大學(xué)日前聯(lián)合發(fā)布公報介紹，工廠(chǎng)、汽車(chē)、辦公樓等排放的低溫廢熱值得有效利用，但通常蓄熱溫度越低，蓄熱密度也越低，迄今鮮有可以高密度儲蓄低溫熱量的蓄熱材料問(wèn)世。

本項研究中，研究人員模仿主要成分為水的生命體細胞質(zhì)內的大分子擁擠環(huán)境，開(kāi)發(fā)出新型蓄熱材料，其原料是以水為主要成分的熱敏性高分子凝膠。

以往研究顯示，在大分子擁擠環(huán)境下，水分子會(huì )被封閉在大分子之間的狹窄空間內，其排列就會(huì )被打亂，而水分子的特性是排列越亂，能量越高。研究人員因此推測，如果可以控制大分子擁擠環(huán)境，就有可能控制水分子能量的高低，從而提高其蓄熱密度。

借助三菱電機自主研發(fā)的分子模擬技術(shù)，研究團隊設計并成功研發(fā)了大分子濃度高、擁擠環(huán)境可通過(guò)溫度控制的熱敏性高分子凝膠。這種凝膠在放熱時(shí)呈現親水性，水分子排列在高分子凝膠內部。一旦加熱這種凝膠，它就會(huì )轉變成疏水性，高分子鏈收縮，內部形成擁擠環(huán)境，水分子排列結構就會(huì )被打亂，能量得以提高。

在實(shí)驗中，新型材料儲蓄60攝氏度以下熱量時(shí)，可實(shí)現高達每升562千焦的蓄熱密度。同時(shí)，借助東京科學(xué)大學(xué)研發(fā)的合成反應控制技術(shù)，研究團隊實(shí)現了熱敏性高分子凝膠的均質(zhì)化，大量合成的這種凝膠也達到與實(shí)驗同等的蓄熱密度。

公報說(shuō)，這種新型材料儲蓄低溫熱量的蓄熱密度可達到現有材料的兩倍以上，將有助于實(shí)現低溫廢熱的回收再利用，應用于節能和脫碳社會(huì )建設。