基于聚乙烯醇的相变气凝胶：高性能隔热材料的创新设计与应用

为解决传统隔热材料环境适应性差、能源利用率低的问题，研究人员开发了基于聚乙烯醇（PVA）和1-十八醇（OD）的相变气凝胶。通过冷冻-解冻循环和冻干技术，制备的PVA/GX/OD-4气凝胶兼具高相变焓（149.5 J/g）和低热导率（0.0795 W·m-1 ·K-1 ），机械强度达9.72 MPa（80%应变），且100次热循环后热值仅降低1.8%。该研究为储能型隔热材料设计提供了高效策略，具有重要应用潜力。

　　

在全球能源危机与环境问题加剧的背景下，传统隔热材料因易受环境因素影响、能源效率低下而难以满足需求。相变材料（PCMs）虽能通过相变储能调节温度，但存在泄漏和热导率不匹配等问题。为此，研究人员提出将PCMs与多孔气凝胶结合的策略，以同时解决储能与隔热问题。

该研究由国内团队开展，通过冷冻-解冻循环和冻干技术，将1-十八醇（OD）嵌入聚乙烯醇（PVA）气凝胶网络，制备了系列相变气凝胶。关键方法包括：利用黄原胶（GX）乳化分散OD，通过物理交联构建PVA三维网络，并采用热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）和压缩测试表征性能。

材料与制备
研究选用PVA为骨架材料，OD为相变核心，GX为乳化剂。通过调控OD含量（1-4 wt%），制备了不同比例的气凝胶，其密度保持在0.1844-0.2108 g/cm³
，远低于传统材料。

泄漏测试与形貌表征
加热实验显示，含OD≤4 wt%的气凝胶无泄漏，扫描电镜（SEM）证实OD均匀分布在PVA多孔网络中，形成稳定的“固-固”相变结构。

热物理性能
DSC测试表明，PVA/GX/OD-4的熔融焓达149.5 J/g，结晶焓为148.3 J/g，且100次热循环后热值仅衰减1.8%，优于多数文献报道值。热导率低至0.0795 W·m^-1
·K^-1
，接近静止空气水平。

机械性能
压缩测试显示，气凝胶在80%应变下强度达9.72 MPa，弹性模量为0.33 MPa，归因于PVA分子链的氢键交联和OD的增韧作用。

隔热应用验证
与陶瓷纤维纸对比，该气凝胶在90℃热水中可使下层水温延迟升高4.2℃，保温性能提升37%。

结论与意义
该研究成功开发了兼具高储能密度、低热导率和优异机械强度的PVA基相变气凝胶，解决了传统PCMs泄漏与多孔材料功能单一的矛盾。其简易的制备工艺和稳定的性能为建筑节能、电子设备热管理等领域提供了新材料选择，论文发表于《Materials Today Communications》。研究通过材料创新推动了储能与隔热技术的协同发展，为应对能源挑战提供了新思路。