日益增长的能源消耗和环境问题凸显了开发先进能源存储和转换技术的重要性。热能存储（TES）作为可再生能源高效利用的关键支撑技术，在可持续性和实践方面获得了广泛关注。通过储热介质储存热能并在需要时释放，TES 可以帮助解决热能供需之间的时间/空间/强度不匹配问题，进一步优化能源利用效率，早日实现碳中和。

　　在热储能系统中，相变材料 (PCM) 潜热储存由于其均匀的储热介质和相变行为、出色的储能能力和较小的温度波动而表现出优于显热储热或热化学储热的优势，在热能储存和管理技术创新中发挥着不可或缺的作用，例如太阳能储热、低碳建筑、智能热调节织物、电子和电力设备温度控制。PCM 可以为热管理系统提供缓冲平台来应对热故障问题。固-液 PCM（例如石蜡、脂肪酸）由于其稳定的物理化学性质、天然资源和低腐蚀性而得到广泛的研究。尽管在开发 PCM 方面取得了巨大进步，但其固有的低热导率不可避免地限制了内部的传热，从而导致热扩散效率降低，难以完全快速地将其分子间力 (或氢键) 驱动相态变化产生的能量进行转化，这是实现高功率密度相变储热的长期瓶颈。储热介质中的液体泄漏会引发设备污染、腐蚀甚至短路等危害，导致运行不稳定和系统性能下降。为了解决这九游娱乐些不足，引入具有高导热系数的功能支撑物质来封装 PCM 或制备形状稳定的相变复合材料 (PCC) 是至关重要且非常期望的。

　　近日，上海交通大学王如竹教授、李廷贤教授团队报告了一种通过具有定向高热导率的碳基相变复合材料 (PCC) 开发高功率密度设备的简便策略。所得 PCC 内部自组装取向石墨纳米片 (GNP) 对热传输和结构增强的协同作用，使 PCC 表现出高热导率（平面热导率高达 32.86 W/mK），同时具有优异的储热密度（158.2–248.3 J/g）、热循环稳定性和防漏电性能。此外，通过协调PCC内部GNPs导热骨架的方向与器件的热传输方向，展示了一种基于PCC的高功率密度能源装置，用于可调的热调节。基于PCC的模块在各种工作条件下均能保持149–151 °C的合适温度范围，并且功率器件的表面峰值温度降低了约10 °C，表现出优异的温控性能。我们的工作在工程可扩展的功能性PCC用于电子产品的热调节和界面热管理方面具有良好的应用前景。研究成果以“Carbon-based phase change composites with directional high thermal conductivity for interface thermal management”为题发表在《Chemical Engineering Journal》期刊。

　　图1 基于接口热管理的(a)随机、(b)偏转和(c)定向接口热管理模块的热传输路径示意图。(d)制造pcc的程序说明。

　　图2 形态学和特征学。一个完整的WEG和一个放大的WEG的(a) SEM图像显示了由大尺寸相互连接的GNPs形成的WEG的层次结构。(b)带有AA涂层的WEG的微观结构和放大图显示了AA涂层的外观。通过能量色散光谱仪（EDS）进行的(c)元件映射，同步确认涂层外观。(d)不同WEG比例的AA及其复合块的数字图像（右上），侧视图为破碎的PCC-20块的SEM图像，显示了具有大尺寸对齐的GNPs的逐层框架的交叉平面。(e) XRD和(f)EG（即此处的WEG）、AA和PCC-20复合材料的FT-IR光谱结果。(g)PCC-20块的平面内和通过平面内热膨胀系数曲线 原始AA及其PCCs（即AA@EG复合材料）的热性能。不同排列比例的AA及其pcc的(a) DSC曲线。(b)AA及其PCCs与不同排列的GNPs比例的热重曲线。(c)AA及其具有不同排列GNPs比例的PCCs的径向和轴向热导率。(d)与报道的碳基PCCs的热导率比较。

　　图4 碳基PCCs的有效热传输演示。(a)由形成的定向和连续的大型网状GNPs诱导的分层结构的PCCs的热输运示意图。分层结构的演化包括：i)由纳米级紧凑的GNPs组成的分散石墨薄片；ii)WEG内部通过vdWs相互作用，导致不连续的网状GNPs框架，以及iii)压力诱导自组装操作后大型网状GNPs的连续取向。(b)PPCs轴向和径向的热输运说明。(c)原始AA及其PCCs块的温度分布演变（尺寸：30×30×30 mm）。所有样品的加热板温度均保持在155℃。

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