科學家制造智能熱隔離器

鄭州大學和中國科學院過程工程研究所(IPE)的研究人員開發了一種智能材料，該材料結合了中空多殼結構(HoMS)TiO 2和熱敏聚合物，以自動控制熱傳遞。

這項研究于 1 月 20 日發表在《綠色能源與環境》上。

熱是化學反應最廣泛使用的驅動力，但化石燃料的燃燒會導致大量的 CO 2排放。有效的熱能管理是綠色生產的關鍵。

開發一種可以自動控制傳熱的智能材料是限制此類排放的一種方法。這種智能材料的目標是在相對較低的溫度下進行隔熱，同時在反應系統過熱時散熱。

“HoMS由多個外殼和外殼之間獨立的封閉空腔組裝而成。它具有獨特的能量傳遞特性，是所有空心材料中相當特殊的結構，”IPE的王丹教授說。

HoMS 的快速發展始于 2009 年順序模板方法的發展，多年的研究發現它在有效的表面暴露和優化的質量傳輸方面具有優勢。

楊乃亮教授表示，具有多殼層的中空結構可以提供更多的界面，從而進一步抑制熱對流和傳遞，從而更有利于隔熱。

“HoMS-聚合物復合材料具有智能的隔熱性能，在給定溫度以下表現出優異的隔熱性能。如果系統過熱，導熱系數會自動增加以釋放儲存的能量，”杜江教授說。

該研究表明，熱響應聚合物是一種很有前途的熱場模型，并首次揭示了通過 HoMS 的傳熱模式。這種復合材料表現出不尋常的兩階段吸熱行為，由此材料基體中的熱流方向發生變化。能量在 HoMS 中積累，它作為一個熱庫來調節熱流。

這項工作為設計綠色化學工業的智能反應器提供了一條新途徑，從而為熱相關應用創造了更多機會，并增加了高效能源利用 的潛力。