近日，國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表了我國科學(xué)家在儲(chǔ)熱技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要突破。浙江大學(xué)能源工程學(xué)院研究員范利武團(tuán)隊(duì)與其合作者提出全新的“滑移強(qiáng)化接觸熔化”機(jī)制，通過為“相變熱池”內(nèi)壁構(gòu)造特殊表面，成功破解了儲(chǔ)熱材料充熱速度與儲(chǔ)熱密度難以兼得的長期矛盾。

“石蠟、水合鹽、糖醇在相變時(shí)儲(chǔ)熱密度很高，很小一塊就能‘裝’下很多熱量，但這類儲(chǔ)熱天賦高的材料導(dǎo)熱能力往往很差，充熱速度很慢?！狈独浣榻B，傳統(tǒng)提升熱池充熱速度的方法，要么犧牲儲(chǔ)熱密度，要么系統(tǒng)復(fù)雜難以循環(huán)應(yīng)用。

研究團(tuán)隊(duì)將目光聚焦于“接觸式傳熱”環(huán)節(jié)，創(chuàng)新性地為熱池內(nèi)壁打造了一層特殊“滑梯”——“全固態(tài)復(fù)合表面”。該表面由可脈沖加熱的薄膜與覆蓋其上的超光滑“類液涂層”構(gòu)成。脈沖加熱能在材料接觸壁面處瞬間形成極薄液膜，使固態(tài)儲(chǔ)熱材料“懸浮”并易于滑動(dòng)，而納米級(jí)光滑的涂層則極大減少了滑動(dòng)摩擦阻力。

“就像在鍋底涂了一層超順滑的特殊涂層，再用小火快速預(yù)熱鍋底，把一塊黃油放上去不僅不粘鍋，還能自己滑動(dòng)著快速融化?！狈独湫蜗蟮亟忉?，同時(shí)材料在重力作用下持續(xù)下沉，始終緊貼熱源，保證了傳熱過程持續(xù)高效。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有力證明了該技術(shù)的優(yōu)越性。在測(cè)試“快充”效果時(shí)，若使用普通有機(jī)相變材料，熱池的功率密度達(dá)到850kW/m3（代表充熱速度），能量密度保持31kWh/m3(代表儲(chǔ)熱能力)；如果與導(dǎo)熱增強(qiáng)的復(fù)合相變材料結(jié)合，功率密度飆升至1100kW/m3，能量密度仍有27kWh/m3，實(shí)現(xiàn)了“快充”與“高儲(chǔ)”的雙贏。

這項(xiàng)成果得益于跨學(xué)科深度交叉合作。范利武團(tuán)隊(duì)從工程熱物理基礎(chǔ)原理出發(fā)，融合了寧波大學(xué)葉羽敏團(tuán)隊(duì)的超滑涂層技術(shù)、普林斯頓大學(xué)胡楠所在團(tuán)隊(duì)的微流體建模技術(shù)，形成了強(qiáng)大的科研合力。

在工業(yè)應(yīng)用層面，該技術(shù)有著巨大潛力?！八梢曰诂F(xiàn)有儲(chǔ)熱裝備直接改造，并且適配多種類、多溫區(qū)的相變材料，可擴(kuò)展性強(qiáng)?！闭撐牡谝蛔髡?、浙大博士生李梓瑞介紹，該技術(shù)有望廣泛應(yīng)用于工業(yè)余熱回收、太陽能熱利用、電力電子熱控等領(lǐng)域，助力企業(yè)節(jié)能減碳與成本控制。