該團(tuán)隊創(chuàng)造出可被動儲存與釋放熱能的新型材料，有望大幅降低建筑控溫用電成本。

得克薩斯大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種無需電力即可調(diào)節(jié)建筑溫度的木質(zhì)基材料。這項創(chuàng)新滿足了建筑領(lǐng)域?qū)Ω咝Ч?jié)能溫控系統(tǒng)日益增長的需求。新設(shè)計的木材基材料采用相變技術(shù)，可在白天儲存能量、夜間釋放熱量，且不依賴電網(wǎng)供電，為建筑節(jié)能提供了綠色解決方案。

"我們的材料就像一塊熱電池，吸收熱量時自動充電，"埃里克·瓊森工程與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院機(jī)械工程助理教授崔爽博士解釋道。

熱能存儲技術(shù)可作為能源供需之間的橋梁，在白天捕獲環(huán)境余熱，夜間循環(huán)釋放供暖。這種方法使建筑能夠自然平衡能量負(fù)荷，減少對主動供暖和制冷系統(tǒng)的依賴。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)建筑材料注入相變技術(shù)后，就會形成內(nèi)置熱緩沖系統(tǒng)，白天吸熱、夜間放熱，從而穩(wěn)定室內(nèi)溫度。

這些材料在熔化時吸收熱量，在凝固時釋放熱量，可顯著降低電力消耗并提高能源效率。"例如在夏季，相變材料會吸收并儲存外部熱量，從而減緩室溫上升，"崔爽補(bǔ)充道，"如果建筑中融入足量的相變材料，可能完全不需要開啟空調(diào)系統(tǒng)。"

雖然相變材料已被研究多年，但始終存在滲漏缺陷。特別是在液固轉(zhuǎn)換過程中易發(fā)生泄漏，這給實(shí)際應(yīng)用帶來困難。傳統(tǒng)解決方案通常是將相變物質(zhì)封裝在載體材料中，但這往往適得其反——載體材料本身不具儲熱能力，卻占據(jù)空間形成無效負(fù)載，最終降低了材料的整體效率。

得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校團(tuán)隊通過與落基山國家實(shí)驗(yàn)室、加州大學(xué)伯克利分校等機(jī)構(gòu)合作，在樹木的細(xì)胞結(jié)構(gòu)中找到了解決方案。研究團(tuán)隊首先去除木材中的木質(zhì)素（植物細(xì)胞中的剛性粘合劑），留下多孔纖維素骨架，隨后用相變材料與穩(wěn)定軟塑料的混合物填充孔隙。這種巧妙組合實(shí)現(xiàn)了雙重功效：塑料將儲熱材料鎖定在位防止熔化時泄漏，同時增強(qiáng)了木材的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)室測試顯示，該材料經(jīng)受1000次加熱冷卻循環(huán)后，既無泄漏也未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度衰減。論文合著者盧洪兵博士指出："與許多犧牲強(qiáng)度的儲能材料不同，這種木材模板相變復(fù)合材料在反復(fù)熱循環(huán)中能保持機(jī)械完整性，兼具高能效與機(jī)械耐久性，這對建筑長期使用至關(guān)重要。"

研究團(tuán)隊目前正致力于技術(shù)優(yōu)化與商業(yè)化推廣，旨在將高效節(jié)能的溫控方案推向大眾市場。合著者古斯塔沃·費(fèi)利西奧·佩魯奇表示，該項目的成功得益于與國家實(shí)驗(yàn)室的強(qiáng)力跨學(xué)科合作，證明可持續(xù)材料能夠轉(zhuǎn)化為切實(shí)可行的工程解決方案。

相關(guān)研究成果已發(fā)表于《今日材料·能源》期刊。

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