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日本研發出以水為主要成分的新型蓄熱材料

2024/11/28 9:07:12    來源：新華社

　　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出一種新型蓄熱材料。利用這種材料儲蓄60攝氏度以下的低溫熱量，其蓄熱密度可高達每升562千焦。

　　三菱電機公司和東京科學大學日前聯合發布公報介紹，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蓄低溫熱量的蓄熱材料問世。

　　本項研究中，研究人員模仿主要成分為水的生命體細胞質內的大分子擁擠環境，開發出新型蓄熱材料，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，在大分子擁擠環境下，水分子會被封閉在大分子之間的狹窄空間內，其排列就會被打亂，而水分子的特性是排列越亂，能量越高。研究人員因此推測，如果可以控制大分子擁擠環境，就有可能控制水分子能量的高低，從而提高其蓄熱密度。

　　借助三菱電機自主研發的分子模擬技術，研究團隊設計并成功研發了大分子濃度高、擁擠環境可通過溫度控制的熱敏性高分子凝膠。這種凝膠在放熱時呈現親水性，水分子排列在高分子凝膠內部。一旦加熱這種凝膠，它就會轉變成疏水性，高分子鏈收縮，內部形成擁擠環境，水分子排列結構就會被打亂，能量得以提高。

　　在實驗中，新型材料儲蓄60攝氏度以下熱量時，可實現高達每升562千焦的蓄熱密度。同時，借助東京科學大學研發的合成反應控制技術，研究團隊實現了熱敏性高分子凝膠的均質化，大量合成的這種凝膠也達到與實驗同等的蓄熱密度。

　　公報說，這種新型材料儲蓄低溫熱量的蓄熱密度可達到現有材料的兩倍以上，將有助于實現低溫廢熱的回收再利用，應用于節能和脫碳社會建設。

（記者錢錚）

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