浙大帶來新成果 研制出可快充“熱池”
2026-01-13 09:13:41化工儀器網(wǎng)閱讀量：17147 我要評(píng)論
熱池是熱力學(xué)中的一個(gè)廣義概念，指能大量吸收或釋放熱量而自身溫度變化很小的熱源或儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其基本邏輯以及原理與電池相似，在熱力學(xué)發(fā)展中具有重要的地位。理論上來說，熱池屬于具備強(qiáng)大的儲(chǔ)熱能力和熱量調(diào)節(jié)功能的熱儲(chǔ)能裝置，因此可以直接參與到熱管理、能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域。
相變熱池是熱池研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向，它是一種利用相變材料在特定溫度下吸收或釋放大量潛熱來儲(chǔ)存和釋放熱能的裝置，其核心是讓材料在固液相變時(shí)“蓄能”和“放能”，實(shí)現(xiàn)高效、可控的“熱量充放電”。一直以來研究人員都在嘗試從材料與結(jié)構(gòu)角度入手，優(yōu)化相變熱池的性能。但是即便如此，其儲(chǔ)能量大與充放熱速度快之間的矛盾，卻依舊制約著其發(fā)展。
而就在近日，浙江大學(xué)能源工程學(xué)院在相變熱池的研究中獲得突破。該院研究員范利武團(tuán)隊(duì)與其合作者提出全新的“滑移強(qiáng)化接觸熔化”機(jī)制，用“全固態(tài)復(fù)合表面”給相變熱池內(nèi)壁做了加工，使得其在儲(chǔ)能量與充放熱速度上突破原有的限制，為相變熱池的性能提供了新思路。
研究人員介紹，傳統(tǒng)提升熱池充熱速度的方法，通常是往相變材料里摻高導(dǎo)熱填料或者靠壓力、磁力等外力幫忙，前者會(huì)擠占存儲(chǔ)空間，導(dǎo)致儲(chǔ)熱能量密度下降，后者則費(fèi)電又復(fù)雜，難以達(dá)成循環(huán)運(yùn)行，也不利于大規(guī)模應(yīng)用。這次的新成果則是從“接觸式傳熱”作為切入點(diǎn)，通過讓熱池內(nèi)壁變得“超滑”，讓相變材料無法“粘壁”只能靠自身重力一直緊貼底部熱源，近距離接受不斷傳來的熱量，來實(shí)現(xiàn)全程的高傳熱速率。
而為了實(shí)現(xiàn)“超滑”的內(nèi)壁，研究人員采用了“全固態(tài)復(fù)合表面”。這是一種由能脈沖加熱的薄膜(預(yù)熱層)與覆蓋在薄膜表面的“類液涂層”(滑移界面)組成的類液涂層。加熱薄膜通過產(chǎn)生微小熱量，使緊貼熱池內(nèi)壁的相變材料形成一層厚度比一根頭發(fā)絲還細(xì)的超薄液膜，這層液膜粗糙度只有不到1納米，能讓液體相變材料在表面形成45-90微米的“滑移長度”，大幅減少滑動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該成果一定程度上實(shí)現(xiàn)了“熱池”在“快充”和“高儲(chǔ)”上的雙贏，未來這項(xiàng)技術(shù)有望被應(yīng)用于工業(yè)余熱回收、太陽能熱利用、電力電子熱控等領(lǐng)域，幫助企業(yè)節(jié)能減碳，推動(dòng)社會(huì)綠色可持續(xù)發(fā)展。
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