可再生能源的有效捕獲和連續(xù)循環(huán)利用是應(yīng)對(duì)資源短缺和環(huán)境污染危機(jī)的有效途徑之一，發(fā)展高效的能源捕獲與回收材料對(duì)于人類的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。在過去的十年間，各種太陽能、風(fēng)能、潮汐能等可再生能源的捕獲材料或裝置得到了廣泛的關(guān)注，能量回收和循環(huán)系統(tǒng)的研究也取得了快速而顯著的進(jìn)步，但目前科學(xué)研究與實(shí)際應(yīng)用之間的差距仍然是一個(gè)急需面對(duì)的挑戰(zhàn)。一方面，污染物、酸堿腐蝕、冰覆、風(fēng)吹等外界因素不僅會(huì)降低材料的能量回收效率，更嚴(yán)重的是對(duì)能量回收系統(tǒng)核心材料造成永久性破壞；另一方面，產(chǎn)業(yè)化和生產(chǎn)成本作為決定能量回收材料競爭力的兩個(gè)關(guān)鍵因素，仍然需要進(jìn)一步完善。
圖1 全天候能量回收與循環(huán)系統(tǒng)工作機(jī)理
近日，華中科技大學(xué)瞿金平院士團(tuán)隊(duì)提出了一種具有化學(xué)、潤濕和熱穩(wěn)定性的全天候能量捕獲與循環(huán)利用復(fù)合材料的制備方法（圖1），即微擠注壓縮成型，用于高效地制造具有太陽能熱發(fā)電、LED芯片熱管理和余熱利用的仿生PE/PEO/GNS復(fù)合材料(MN-PPG)。由于PEO和PE形成了共連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，MN-PPG薄膜具有優(yōu)異的形狀穩(wěn)定性、高能量存儲(chǔ)密度和良好的熱管理能力。MN-PPG薄膜表面的仿生復(fù)眼微納結(jié)構(gòu)賦予其優(yōu)異的陷光、超疏水、耐酸堿性、防冰和除冰性能，這意味著太陽能可以被更高效地轉(zhuǎn)化成熱量用于發(fā)電，同時(shí)提高了材料的戶外使用適應(yīng)性。 此外，通過集成MN-PPG薄膜、LED芯片和熱電模塊，建立了多功能能量捕獲和循環(huán)系統(tǒng)，3個(gè)太陽下系統(tǒng)的輸出功率和開路電壓分別為2.5 W m?2和315.4 mV。更重要的是，該系統(tǒng)不僅可以對(duì)夜間照明LED芯片進(jìn)行熱管理，而且可以將其產(chǎn)生的余熱進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電能，因此實(shí)現(xiàn)了全天候的能量捕獲與循環(huán)利用。這項(xiàng)工作打破了能量收集材料功能單一的局限性，為大規(guī)模制備適用于戶外環(huán)境的仿生能量收集材料提供了新的思路。相關(guān)工作以“Bioinspired Micro/Nanostructured Polyethylene/Poly(Ethylene Oxide)/Graphene Films with Robust Superhydrophobicity and Excellent Antireflectivity for Solar–Thermal Power Generation, Thermal Management, and Afterheat Utilization”為題發(fā)表在《ACS Nano》上。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c06065
團(tuán)隊(duì)簡介：
華中科技大學(xué)瞿金平院士團(tuán)隊(duì)自2019年組建至今，主要圍繞多相多組分體系傳遞與反應(yīng)過程強(qiáng)化、生態(tài)難消納物質(zhì)綠色化替代與再利用、功能材料綠色高效制造與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開展相關(guān)研究工作。團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)外眾多高校、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)保持密切合作，目前在研縱向和橫向項(xiàng)目多項(xiàng)，擁有一批先進(jìn)的高分子材料合成、加工和測(cè)試表征儀器設(shè)備，具備完善的研究設(shè)施和科研條件。團(tuán)隊(duì)常年招收碩士研究生、博士研究生、科研助理、機(jī)械工程師和博士后（tingwu@hust.edu.cn）。
吳婷，博士畢業(yè)于華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，師從瞿金平院士，2021年入職華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，長期致力于聚合物成型加工新方法新裝備與功能高分子復(fù)合材料研究，在Adv. Mater., ACS Nano, Chem. Eng. J., Small, Compos. Sci. Technol., Compos. Part B-Eng., Compos. Part A-Appl. S., Polymer, Soft Matter等國內(nèi)外知名期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文近30余篇，其中一篇入選ESI Top 1%高被引，申請(qǐng)發(fā)明專利8項(xiàng)，主持和參與國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等國家和省部級(jí)科技項(xiàng)目及橫向項(xiàng)目10余項(xiàng)。
