新晶體材料可以儲(chǔ)存太陽(yáng)能達(dá)數(shù)月 可用于汽車擋風(fēng)玻璃

　　為了應(yīng)對(duì)氣候變化，從化石燃料向可再生能源轉(zhuǎn)變，開發(fā)獲取和儲(chǔ)存能源的新方法變得日益重要。據(jù)外媒報(bào)道，蘭開斯特大學(xué)(Lancaster University)的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種晶體材料具有捕獲太陽(yáng)能的特性，并可在室溫下將能量?jī)?chǔ)存數(shù)月，再根據(jù)需要釋放熱量。

　　隨著進(jìn)一步的發(fā)展，這類材料將具有可觀的應(yīng)用潛力，比如在夏季捕獲太陽(yáng)能，并將其儲(chǔ)存起來(lái)，以供冬季使用。對(duì)于諸如偏遠(yuǎn)地區(qū)或離網(wǎng)系統(tǒng)中的供暖系統(tǒng)，或作為家庭和辦公室的環(huán)保型補(bǔ)充供暖，這將非常有價(jià)值。它還有可能被制成一種薄薄的涂層，應(yīng)用于汽車的擋風(fēng)玻璃或建筑物表面上，在寒冷的冬日清晨，利用所儲(chǔ)存的熱量來(lái)給玻璃除冰。

　　該材料基于一種“金屬有機(jī)骨架”(MOF)，由碳基分子連接的金屬離子網(wǎng)絡(luò)組成，形成三維結(jié)構(gòu)。MOF材料的一個(gè)關(guān)鍵特性在于多孔性，因此，可以通過(guò)在其結(jié)構(gòu)中容納其他小分子而形成復(fù)合材料。

　　蘭開斯特研究小組著手研究一種MOF復(fù)合材料是否可以用于儲(chǔ)能(該材料此前由日本京都大學(xué)的另一個(gè)獨(dú)立研究小組制備，名為“ DMOF1”)，相關(guān)研究尚屬首次。這些MOF材料的孔中充滿了偶氮苯分子，這是一種可以大量吸收光的化合物。這些分子就像一種“機(jī)器”，在受到外部刺激(如光或熱)時(shí)，可以改變形狀。

　　在測(cè)試中，研究人員將材料暴露在紫外光下，使偶氮苯分子改變形狀，在MOF孔內(nèi)形成一種張力結(jié)構(gòu)。通過(guò)這一過(guò)程儲(chǔ)存能量的方式，有點(diǎn)類似于利用彎曲彈簧的勢(shì)能。重要的是，狹窄的MOF孔隙將偶氮苯分子困在其應(yīng)變形狀中，因此可以在室溫下長(zhǎng)期儲(chǔ)存能量。當(dāng)施加外部熱量觸發(fā)其“切換”狀態(tài)時(shí)，能量會(huì)再次釋放出來(lái)，而且釋放速度非?？?，有點(diǎn)像直線彈回的彈簧，由此提升熱量，用于加熱設(shè)備的其他材料。

　　進(jìn)一步測(cè)試顯示，這種材料可以將能量?jī)?chǔ)存至少4個(gè)月，為跨季節(jié)儲(chǔ)能提供了可能性。這一發(fā)現(xiàn)令人興奮，因?yàn)樵S多光敏材料在數(shù)小時(shí)或幾天內(nèi)就會(huì)恢復(fù)本來(lái)狀態(tài)。此往對(duì)光調(diào)控儲(chǔ)存太陽(yáng)能概念的研究，大多要求在液體中進(jìn)行光調(diào)控。MOF復(fù)合材料是固體而不是液體燃料，所以其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，易于控制，使開發(fā)涂層或獨(dú)立設(shè)備變得更容易。

　　聯(lián)合首席研究員Dr. John Griffin博士表示：“這種材料的優(yōu)點(diǎn)在于能直接捕獲‘免費(fèi)’太陽(yáng)能，不需要使用可移動(dòng)的或電子部件，因此在儲(chǔ)存和釋放太陽(yáng)能時(shí)不會(huì)產(chǎn)生損耗。希望隨著進(jìn)一步發(fā)展，我們能制造出儲(chǔ)能更高的材料?！?/p>

　　這些發(fā)現(xiàn)開辟了新的研究途徑，利用光調(diào)控概念，可以進(jìn)一步了解哪些多孔材料具有良好的儲(chǔ)能性能。聯(lián)合研究員Nathan Halcovitch博士表示：“通過(guò)我們的研究，可以看到有很多優(yōu)化材料的方法，或者改變光調(diào)控本身，或者改變多孔基質(zhì)骨架。”