石墨烯基相变材料（PCMs）的制备过程复杂、使用有毒试剂以及成本高昂是其面临的重大挑战。本文，安徽农业大学张庆法 特任教授团队在《Journal of Colloid and Interface Science》期刊发表名为“Self-assembled cellulose nanofibers/graphene aerogel-supported phase change composites with a three-dimensional network structure for enhanced solar-thermal energy conversion and storage”的论文，研究的一个目标是通过水热法制备石墨烯气凝胶（GA）@纤维素纳米纤维（CNFs），随后进行冻干处理。最终目标是探索将CNFs@GA引入聚乙二醇（PEG）以形成PEG/CNFs@GA复合材料的影响。
结果表明，在水热还原过程中成功构建了CNFs@GA的三维网络结构。此外，CNFs@GA通过去除还原氧化石墨烯中的残留含氧基团并修复晶格缺陷，实现了结构优化。PEG通过CNFs@GA与PEG之间的氢键相互作用被包裹，从而形成PEG/CNFs@GA复合材料。在所有PEG/CNFs@GA样品中，PEG/CNFs@GA-4展现出优异的热能储存性能、太阳能热转换效率及热循环稳定性。这一性能归因于其高达167.5 J/g的能量存储密度、91.03%的太阳能热效率，以及经过100次热循环后仅3.34%的相变焓损失。所提出的热水解策略为开发低成本、绿色合成且结构可调的下一代光热相变材料（PCMs）提供了宝贵启示，有助于实现高效太阳能利用。
图1. Schematic illustrations of the fabrication process of high-performance phase change composite PEG/CNFs@GA and its structural characteristics.
CNFs@GA 通过简单的水热法制备，并成功通过自组装将具有超高效光热转换能力的聚乙二醇（PEG）相变材料进行包封。研究发现，CNFs@GA 在解决 PEG 熔化引起的泄漏问题方面具有显著优势，同时赋予 PEG/CNFs@GA 复合材料形状稳定性，即使在高PEG负载量下亦然。这一改进不仅归功于CNFs@GA提供的优化多孔结构，还得益于CNFs与PEG之间的强氢键相互作用，有效抑制了相变过程中的PEG泄漏。此外，CNFs与GA之间的相互作用进一步增强了气凝胶框架的结构完整性，展现出超越CNFs传统被动结构支撑作用的协同效应。PEG/CNFs@GA-4 具有 167.5J/g的高能量存储密度、91.03% 的太阳能热效率以及超过 100 次循环的长期循环寿命，表明其具有优异的热能存储、太阳能热转换能力和热性能。
文献：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.138343
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