日本研发出以水为主要成分的新型蓄热材料

日本研究人员利用以水为主要成分的热敏性高分子凝胶研发出一种新型蓄热材料。利用这种材料储蓄60摄氏度以下的低温热量，其蓄热密度可高达每升562千焦。 三菱电机公司和东京科学大学日前联合发布公报介绍，工厂、汽车、办公楼等排放的低温废热值得有效利用，但通常蓄热温度越低，蓄热密度也越低，迄今鲜有可以高密度储蓄低温热量的蓄热材料问世。 本项研究中，研究人员模仿主要成分为水的生命体细胞质内的大分子拥挤环境，开发出新型蓄热材料，其原料是以水为主要成分的热敏性高分子凝胶。 以往研究显示，在大分子拥挤环境下，水分子会被封闭在大分子之间的狭窄空间内，其排列就会被打乱，而水分子的特性是排列越乱，能量越高。研究人员因此推测，如果可以控制大分子拥挤环境，就有可能控制水分子能量的高低，从而提高其蓄热密度。 借助三菱电机自主研发的分子模拟技术，研究团队设计并成功研发了大分子浓度高、拥挤环境可通过温度控制的热敏性高分子凝胶。这种凝胶在放热时呈现亲水性，水分子排列在高分子凝胶内部。一旦加热这种凝胶，它就会转变成疏水性，高分子链收缩，内部形成拥挤环境，水分子排列结构就会被打乱，能量得以提高。 在实验中，新型材料储蓄60摄氏度以下热量时，可实现高达每升562千焦的蓄热密度。同时，借助东京科学大学研发的合成反应控制技术，研究团队实现了热敏性高分子凝胶的均质化，大量合成的这种凝胶也达到与实验同等的蓄热密度。 公报说，这种新型材料储蓄低温热量的蓄热密度可达到现有材料的两倍以上，将有助于实现低温废热的回收再利用，应用于节能和脱碳社会建设。