利用相变材料(PCMs)进行高效的热能收集，在成本效益高的热能管理和储能应用方面具有巨大的潜力。然而，PCMs (K_PCM)的低热导率是高功率密度能量收集的长期瓶颈。尽管增强PCM基纳米复合材料的导热性可以解决这一问题，但要在填充量低于50%的情况下获得更高的K (>10 W m⁻¹K⁻¹)仍然具有挑战性。本文通过压缩诱导，在相变复合材料(PCCs)内部大尺寸排列石墨片结构来合成出高导热PCCs。毫米大小的石墨片由微/纳米级的范德华力键合和定向石墨纳米片组成，与片之间的薄PCM层协同作用，当石墨负荷低于40.0 wt%时，在4.4-35.0 W m⁻¹ K⁻¹范围内可增强K_PCM。所得的PCC还显示出均匀性，无泄漏和出色的相变行为，可以通过将薄片的方向与热传输方向进行协调，可轻松地设计出有效收集热能的设备。所得PCCs还表现出均匀性、无泄漏和优越的相变行为，通过协调薄片方向和热传输方向，可将其设计成有效的热能收集装置。该方法为PCMs在高功率、高密度、低成本的大规模热能存储、电子器件热管理等领域的应用，提供了一条有前景的途径。 
Figure 1合成PCCs和构建大尺寸定向石墨片的示意图。
 
 
Figure 2 基于SA的PCC的形貌和结构表征。 a)石墨夹层化合物的SEM图。 b) WEG的SEM图。c)具有SA涂层的WEG的微观结构。d)石墨层间化合物、WEG、WEG与SA颗粒粘附、WEG与SA涂层、压缩复合圆盘的照片(从左至右)。e)不同厚度组合块的数码照片。f)侧视图破碎复合块的SEM图。 g)将PCM从复合块中移除后，三维排序且互连的GNP框架的SEM图。WEG, SA和WEG/SA复合材料的h) XRD图和i) FT-IR光谱图。j)石墨负载量为20.0 wt%时，原始WEG和带有SA涂层的WEG的N₂等温吸附曲线。
 

Figure 3 压缩石墨块和复合块在室温下的面内导热特性。 a)四种压缩石墨块的面内TCs作为填充密度的函数。b)压缩WEG的配置图。WEG块在c)低和d)高填料密度下的SEM图。e) WEG/SA和15-WEG/SA复合块的面内TCs作为石墨负载的函数。f)复合材料内部热传导平行模型示意图。g)最新文献中PCCs的热扩散系数与TC的比较。
 
 
Figure 4 热管理和能量存储应用。a)协调导热与非协调导热的比较。b)测点温度分布图。c)热能收集装置热量设计示意图。d)热能收集装置的热容量稳定性。e)两种电池单体的温度分布。
 
     相关研究成果于2019年上海交通大学王如竹课题组，发表在Advanced Materials (https://doi.org/10.1002/adma.201905099)上。原文：High-Performance Thermally Conductive Phase Change Composites by Large-Size Oriented Graphite Sheets for Scalable Thermal Energy Harvesting