日本研發(fā)出以水為主要成分的新型蓄熱材料
更新時(shí)間：2024/11/28 9:07:12 來(lái)源：新華社
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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(chǔ)蓄60攝氏度以下的低溫?zé)崃浚湫顭崦芏瓤筛哌_(dá)每升562千焦。
三菱電機(jī)公司和東京科學(xué)大學(xué)日前聯(lián)合發(fā)布公報(bào)介紹，工廠、汽車、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(chǔ)蓄低溫?zé)崃康男顭岵牧蠁?wèn)世。
本項(xiàng)研究中，研究人員模仿主要成分為水的生命體細(xì)胞質(zhì)內(nèi)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(nèi)，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(cè)，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(jī)自主研發(fā)的分子模擬技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(xiàn)親水性，水分子排列在高分子凝膠內(nèi)部。一旦加熱這種凝膠，它就會(huì)轉(zhuǎn)變成疏水性，高分子鏈?zhǔn)湛s，內(nèi)部形成擁擠環(huán)境，水分子排列結(jié)構(gòu)就會(huì)被打亂，能量得以提高。
在實(shí)驗(yàn)中，新型材料儲(chǔ)蓄60攝氏度以下熱量時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)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(yīng)控制技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)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(dá)到與實(shí)驗(yàn)同等的蓄熱密度。
公報(bào)說(shuō)，這種新型材料儲(chǔ)蓄低溫?zé)崃康男顭崦芏瓤蛇_(dá)到現(xiàn)有材料的兩倍以上，將有助于實(shí)現(xiàn)低溫廢熱的回收再利用，應(yīng)用于節(jié)能和脫碳社會(huì)建設(shè)。
（記者錢錚）
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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(chǔ)蓄60攝氏度以下的低溫?zé)崃浚湫顭崦芏瓤筛哌_(dá)每升562千焦。
三菱電機(jī)公司和東京科學(xué)大學(xué)日前聯(lián)合發(fā)布公報(bào)介紹，工廠、汽車、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(chǔ)蓄低溫?zé)崃康男顭岵牧蠁?wèn)世。
本項(xiàng)研究中，研究人員模仿主要成分為水的生命體細(xì)胞質(zhì)內(nèi)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(nèi)，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(cè)，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(jī)自主研發(fā)的分子模擬技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(xiàn)親水性，水分子排列在高分子凝膠內(nèi)部。一旦加熱這種凝膠，它就會(huì)轉(zhuǎn)變成疏水性，高分子鏈?zhǔn)湛s，內(nèi)部形成擁擠環(huán)境，水分子排列結(jié)構(gòu)就會(huì)被打亂，能量得以提高。
在實(shí)驗(yàn)中，新型材料儲(chǔ)蓄60攝氏度以下熱量時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)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(yīng)控制技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)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(dá)到與實(shí)驗(yàn)同等的蓄熱密度。
公報(bào)說(shuō)，這種新型材料儲(chǔ)蓄低溫?zé)崃康男顭崦芏瓤蛇_(dá)到現(xiàn)有材料的兩倍以上，將有助于實(shí)現(xiàn)低溫廢熱的回收再利用，應(yīng)用于節(jié)能和脫碳社會(huì)建設(shè)。
（記者錢錚）
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