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  隨著人類社會的飛速發(fā)展以及全球的現(xiàn)代化、城市化和信息智能化，能耗急劇增加，對傳統(tǒng)能源的過度開發(fā)和濫用造成了嚴(yán)重的生態(tài)退化、環(huán)境污染和氣候問題等。太陽能由于清潔、可再生、全球分布和低成本等優(yōu)勢引起了人們廣泛的關(guān)注，但是太陽能固有的間歇性限制了其在能源結(jié)構(gòu)中的有效利用。為了更加充分有效的利用太陽能，通常情況下，將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能、電能等進(jìn)行存儲和使用。其中以相變材料（phase change materials, PCM）為核心的太陽能熱系統(tǒng)由于其低成本、制備簡單和高光熱轉(zhuǎn)換效率被廣泛研究。有機(jī)相變材料由于自身穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、低過冷度、無相分離等有點(diǎn)，是一種理想的儲熱材料，可以調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，滿足熱量在空間和時(shí)間上的需求不匹配。然而，PCM通常面臨使用時(shí)易泄露問題，通過聚合物殼層微膠囊化相變材料可以有效地阻止其泄露。

  乳液模板法是一種簡單有效制備相變微膠囊的策略。皮克林（Pickering）乳液是固體顆粒穩(wěn)定的乳液。作為皮克林乳化劑的固體顆粒，對水油兩相都具有潤濕性，可以吸附在油水界面上從而形成Pickering乳液。相比于傳統(tǒng)表面活性劑穩(wěn)定的乳液，Pickering乳液具有可持續(xù)性、生物可降解等優(yōu)點(diǎn)。通過功能性納米顆粒穩(wěn)定的Pickering乳液可以構(gòu)筑高性能多功能復(fù)合納米材料。以具有光熱轉(zhuǎn)換功能的納米顆粒穩(wěn)定的Pickering乳液為模板制備相變微膠囊可賦予微膠囊光熱轉(zhuǎn)換能力以及提高其熱導(dǎo)率。氧化石墨烯（GO）由于其優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換能力是一種理想的微膠囊殼層填料，然而GO通常具有較差的Pickering乳化性能。纖維素納米晶（CNC）是一維棒狀納米材料，具有生物可降解，高比表面積，優(yōu)異的力學(xué)性能，水分散性以及Pickering乳化性能。因此通過CNC和GO共乳化Pickering乳液的策略，有望促進(jìn)GO固定在油水界面上以提高GO的Pickering乳化性能。從而以CNC/GO共乳化的PCM Pickering乳液為模板，制備用于太陽能存儲和利用的光熱相變微膠囊。

圖1 通過 CNC/GO 共穩(wěn)定Pickering乳液制備具有嵌入 CNC、rGO 和 PDA 的 MF 外殼的 PCM 微膠囊（PCM@CNC/rGO/PDA/MF）的示意圖。

1. GO/CNC共穩(wěn)定的Pickering乳液的制備及表征

圖2. （a） GO 和 CNC/GO 的 TEM 圖像。（b） 不同乳化劑體系（分別為 GO、GO/NaCl、CNC/NaCl 和 CNC/GO/NaCl）穩(wěn)定的 C18 Pickering 乳液靜置 24 小時(shí)后的照片。（c） 分別用 GO、GO/NaCl、CNC/NaCl 和 CNC/GO/NaCl 乳化的 C18 Pickering 的 POM 圖像和相應(yīng)的粒徑分布。水相中 GO、NaCl 和 CNC 的濃度分別為 0.3 wt.%。

2. C22@CNC/rGO/PDA/MF 微膠囊形貌表征

圖3. （a, e）C22@CNC/MF微膠囊的SEM圖。（b, f）C22@CNC/GO/MF微膠囊的SEM圖。（c, g）C22@CNC/PDA/MF微膠囊的SEM圖。（d, h）C22@CNC/rGO/PDA微膠囊的SEM圖。

3. C22微膠囊抗泄露測試

圖4. C22和C22微膠囊的泄露測試。

4. C22微膠囊的光熱和相變性能

  原文鏈接：http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s40843-024-3040-5