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Dual-Mode MXene-Based Phase-Change Composite Towards Enhanced Photothermal Utilization and Excellent Infrared Stealth
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-09-09 , DOI: 10.1002/smll.202405694 Xinbei Zhu 1, 2 , Jingkai Liu 1 , Liyue Zhang 1 , Weiwei Zhao 1 , Yiyu Cao 3 , Xiaoqing Liu 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-09-09 , DOI: 10.1002/smll.202405694 Xinbei Zhu 1, 2 , Jingkai Liu 1 , Liyue Zhang 1 , Weiwei Zhao 1 , Yiyu Cao 3 , Xiaoqing Liu 1
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Solar thermal collectors based on phase change materials (PCMs) are important to promote the civilian use of sustainable energy. However, simultaneously achieving high photothermal efficiency and rapid heat transfer of the PCM carrier typically involves a high proportion of functional materials, contradicting a satisfying energy storage density. In this work, a surface-engineered anisotropic MXene-based aerogel (LMXA) integrated with myristic acid (MA) to produce phase change composites (LMXA-MA) is reported, in which the laser-treated surface composed of the hierarchically-structured TiO2/carbon composites act as a light absorber to improve solar absorption (96.0%), while the vertical through-hole structure allows for fast thermal energy transportation from surface to the whole. As a result, LMXA-MA exhibits outstanding thermal energy storage (192.4 J·g−1) and high photothermal conversion efficiency (93.5%). Meanwhile, benefiting from the intrinsic low emissivity of MXene material, thermal radiation loss can be effectively suppressed by simply flipping LMXA-MA, enabling a long-term temperature control ability (605 s·g−1). The excellent heat storage property and switchable dual-mode also endow it with an infrared stealth function, which maintains camouflage for more than 240 s. This work provides a prospective solution for optimizing photothermal conversion efficiency and long-term thermal energy preservation from surface engineering and structural design.
中文翻译：
基于 MXene 的双模式相变复合材料，旨在提高光热利用率和出色的红外隐身性
基于相变材料 （PCM） 的太阳能集热器对于促进可持续能源的民用非常重要。然而，同时实现 PCM 载体的高光热效率和快速传热通常涉及高比例的功能材料，这与令人满意的储能密度相矛盾。在这项工作中，报道了一种表面工程各向异性 MXene 基气凝胶 （LMXA） 与肉豆蔻酸 （MA） 集成以生产相变复合材料 （LMXA-MA），其中由分层结构的 TiO2/碳复合材料组成的激光处理表面充当光吸收剂以提高太阳能吸收 （96.0%），而垂直通孔结构允许热能从表面快速传输到整体。因此，LMXA-MA 表现出出色的热能存储 （192.4 J·g−1） 和高光热转换效率 （93.5%）。同时，得益于 MXene 材料固有的低发射率，只需翻转 LMXA-MA 即可有效抑制热辐射损失，从而实现长期温度控制能力 （605 s·g−1）。出色的蓄热性能和可切换的双模式还赋予了它红外隐身功能，可保持伪装超过 240 秒。这项工作为从表面工程和结构设计优化光热转换效率和长期热能保存提供了一种前瞻性的解决方案。
更新日期：2024-09-09
中文翻译：
基于 MXene 的双模式相变复合材料，旨在提高光热利用率和出色的红外隐身性
基于相变材料 （PCM） 的太阳能集热器对于促进可持续能源的民用非常重要。然而，同时实现 PCM 载体的高光热效率和快速传热通常涉及高比例的功能材料，这与令人满意的储能密度相矛盾。在这项工作中，报道了一种表面工程各向异性 MXene 基气凝胶 （LMXA） 与肉豆蔻酸 （MA） 集成以生产相变复合材料 （LMXA-MA），其中由分层结构的 TiO2/碳复合材料组成的激光处理表面充当光吸收剂以提高太阳能吸收 （96.0%），而垂直通孔结构允许热能从表面快速传输到整体。因此，LMXA-MA 表现出出色的热能存储 （192.4 J·g−1） 和高光热转换效率 （93.5%）。同时，得益于 MXene 材料固有的低发射率，只需翻转 LMXA-MA 即可有效抑制热辐射损失，从而实现长期温度控制能力 （605 s·g−1）。出色的蓄热性能和可切换的双模式还赋予了它红外隐身功能，可保持伪装超过 240 秒。这项工作为从表面工程和结构设计优化光热转换效率和长期热能保存提供了一种前瞻性的解决方案。
京公网安备 11010802027423号