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  有機(jī)相變材料因其具有較低的成本、較大的相變焓、可調(diào)的轉(zhuǎn)變溫度、優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性和使用方便等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于建筑保溫材料、紡織工業(yè)、智能包裝、太陽能存儲(chǔ)、溫室大棚、電子產(chǎn)品冷卻、廢熱回收和一些新興領(lǐng)域。常用的有機(jī)相變材料，例如石蠟、脂肪醇、聚乙二醇等，在熔融放熱吸熱過程中常常面臨著泄漏的問題。因此，研究者設(shè)計(jì)出了多種形狀穩(wěn)定型或固-固轉(zhuǎn)變型相變材料，以克服使用過程中存在泄漏的問題。然而，這些相變材料難以回收且不具備再加工性，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。目前，一個(gè)挑戰(zhàn)是制備可回收、可再加工的固-固相變材料，以用于溫度管理和可再生能源儲(chǔ)存。此外，有機(jī)相變材料的熱穩(wěn)定性或儲(chǔ)能容量仍需提高。

圖1 （a）熱可逆固-固型相變材料的制備、儲(chǔ)能和再回收機(jī)理示意圖，（b）純PEG8K和DC-PCMs在90℃加熱不同時(shí)間的數(shù)碼照片，（c）純PEG8K和DC-PCMs的紅外光譜圖，（d）DC-PCMs在50℃條件下DMF中浸泡72 h前后照片。

  近年來，動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵在常規(guī)條件下具有較好的穩(wěn)定性，而在一定條件下具有可逆性，因此有望制備可再回收和再加工的熱固性材料。近日，四川大學(xué)高分子材料工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室雷景新教授團(tuán)隊(duì)結(jié)合動(dòng)態(tài)鍵化學(xué)和聚乙二醇相變特性，采用經(jīng)典Diels-Alder反應(yīng)制備了聚乙二醇基固-固相變材料（DC-PCMs）。DC-PCMs具有穩(wěn)定的化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，在90°C時(shí)沒有泄露現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)，化學(xué)交聯(lián)鍵的存在使制備的DC-PCMs具有較好的力學(xué)性能，能滿足多種場合的應(yīng)用。XRD和偏光照片證明了其具有優(yōu)異的結(jié)晶能力，DSC結(jié)果表明制備的相變材料的較寬的溫度范圍內(nèi)儲(chǔ)存和釋放熱能，且其焓值高達(dá)107.2 J/g。

圖2  （a）DC-PCMs的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線，（b）DC-PCMs儲(chǔ)存模量隨溫度的變化曲線，（c）不同溫度下DC-PCM8K的應(yīng)力松弛曲線，（d）根據(jù)阿倫尼烏斯定律擬合的DC-PCM8K在不同溫度下的松弛時(shí)間，（e）原始和再加工DC-PCM8K的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線，（f）原始和再加工DC-PCM8K的DSC曲線，（g）DC-PCMs再加工流程圖，（h）DC-PCM8K的固態(tài)塑性示意圖。

  由于制備的DC-PCMs是由Diles-Alder反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)的，該交聯(lián)點(diǎn)在一定條件下可以可逆的斷裂和重新形成。因此，Diles-Alder反應(yīng)的高溫可逆性賦予了DC-PCMs材料獨(dú)有的可再加工性和固態(tài)塑性，在一定條件下（120°C和10 MPa）DC-PCMs可以被重新回收和加工成不同形狀。與傳統(tǒng)的相變材料相比，這種熱處理回收和再塑性工藝非常方便，使DC-PCMs在儲(chǔ)能應(yīng)用方面具有巨大的優(yōu)勢。在經(jīng)過多次熱加工之后，改材料的力學(xué)性能和儲(chǔ)能性能幾乎不變，證明了其優(yōu)秀的再加工性。同時(shí)，改材料具有良好的熱穩(wěn)定性，其初始分解溫度大于280°C，遠(yuǎn)高于其再加工溫度。該聚合物分子設(shè)計(jì)策略可擴(kuò)展到其他動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵體系和相變功能組份，有望制備多種可回收的儲(chǔ)能材料，用于可再生能源的儲(chǔ)存，滿足人們可持續(xù)發(fā)展的愿望。同時(shí)，DC-PCMs的整個(gè)制造過程成本低廉，工藝簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta08368e#!divAbstract