根据《湖南省科学技术奖励办法》及其实施细则的相关规定，按照《关于做好2021年度湖南省科学技术奖提名工作的通知》（湘科发〔2021〕79号）要求，我单位孙立贤老师参与完成的项目“新型相变储热材料的制备及性能调控机理研究”拟提名2021年度湖南省自然科学二等奖，我校作为第二完成单位联合申报，现将该项目予以公示，公示内容见附件。

公示期为2021年9月6日至2021年9月10日。公示期内，任何单位、个人如对公示项目有异议，可在2021年9月10日前以书面形式向leyu乐鱼(中国)官方网站科研院反映，并提供必要的证明文件。异议应当签署真实姓名或加盖单位公章，并注明联系方式。逾期或匿名异议不予受理。　　

联系人：陈杨

联系电话：18707738609

邮箱：704718408@qq.com

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2021年9月6日

附件

一、项目名称

新型相变储热材料的制备及性能调控机理研究

二、提名意见

固液相变储热材料对新能源开发、提高能源利用效率、节能和环境保护等具有重要意义。现有解决固液相变储热材料泄漏风险和导热性差等问题的方法均存在一定局限。为此，该项目团队聚焦于高性能定形相变储热材料，创新定形相变储热材料整体结构设计理念，系统研究不同纳米导热填料对相变储热材料导热性能的影响，历经十余年潜心研究，创造性地发展出具有普适意义的制备新型合成高分子基定形相变储热材料的新方法并揭示了其制备机理，发现了以膨胀石墨为支撑材料获得定形相变储热材料的新机制，扩展了支撑材料来源，优化了材料储热性能；提出了相变储热材料同步定形化与导热增强的新思路，实现了具有良好耐久性的高储热容量高导热定形相变储热材料的同步制备；揭示了导热填料影响相变储热材料导热性能的主要因素和维度效应，为开发高性能相变储热材料奠定了理论基础。项目研究成果均发表于国际权威SCI期刊，8篇代表作及论文影响因子合计52.69，被SCI总他引638次，单篇最高SCI他引153次。相关研究成果得到了加拿大皇家科学院院士M. A. White教授；ASME Fellow、全球高被引学者N. Koratkar教授等相变储热材料领域知名学者的正面评价和引用与借鉴。

三、主要完成人和完成单位

主要完成人：曾巨澜，曹忠，孙立贤，喻赛波，朱玲

主要完成单位：长沙理工大学、leyu乐鱼(中国)官方网站、湖南中烟工业有限责任公司

四、项目简介

固液相变储热材料通过材料的固液相变实现热能的恒温储存与释放，对新能源开发、提高能源利用效率、节能和环境保护具有重要意义，但它存在液体泄漏风险和导热性能差等问题。解决途径主要包括定形化/微胶囊化和添加导热填料。其中，定形相变储热材料具有更高的储热容量，但已有的基于天然多孔材料或热塑性聚合物的定形相变储热材料未能完全解决泄漏风险且存在不能承压和储热容量有限的不足，其根源在于材料的整体结构有待完善。在添加导热填料强化传热方面，则缺乏具有普遍意义的指导性理论。针对固液相变储热材料存在的上述瓶颈问题，在国家自然科学基金和湖南省自然科学基金的支持下，项目组聚焦于新型高储热容量高导热定形相变储热材料，创新定形相变储热材料整体结构设计理念，深入探索纳米填料对相变储热材料导热性能的影响机理，历经十余年潜心研究，取得了如下重要科学发现和创新性成果。

1、创新定形相变储热材料整体结构设计理念。创造性地发展出以聚苯胺为代表的合成高分子材料支撑的、外表面全封闭的新型定形相变储热材料，揭示了其制备机理，获得了具有普适意义的新型定形相变储热材料制备方法；发现了以膨胀石墨为支撑介质制备定形相变储热材料的新机制。大大扩展了支撑材料来源并提升了定形相变储热材料储热性能。

2、提出了同步实现相变储热材料定形化与导热增强的新思路并解析了其机理。以原位合成的高分子材料直接固定导热填料形成稳定的传热网络，实现了具有良好耐久性的高储热容量高导热定形相变储热材料的同步制备；以高导热膨胀石墨为支撑材料同步了实现相变储热材料定形化与导热增强。

3、揭示了不同种类和不同维度纳米填料对相变储热材料导热性能和储热容量的影响规律和机理。发现导热填料相互之间的传热通道是影响复合材料导热性能的主要因素，且纳米填料对相变储热材料的导热增强作用存在明显的维度效应，为高储热容量高导热相变储热材料的开发奠定了理论基础。

项目8篇代表作及论文均发表于国际知名SCI期刊，影响因子合计52.69。被Energ Environ Sci，Nano Energy，Renew Sust Energ Rev等国际知名期刊正面引用和评价，SCI总他引638次，单篇最高SCI他引153次，1篇论文于曾入选ESI高被引论文。相关成果得到了加拿大皇家科学院院士（FRSC）、加拿大首席科学家、加拿大达尔豪斯大学M. A. White教授；ASME Fellow、科睿唯安全球高被引学者美国伦斯勒理工学院N. Koratkar教授；IMechE 国际会员、马来亚大学H. S. C. Metselaar教授等相变储热材料领域知名学者的正面评价和引用与借鉴。基于项目研究成果，项目第一完成人获得湖南省杰出青年基金支持。

五、客观评价

本项目研究成果均发表于SCI收录的国际知名期刊。8篇代表作及论文中有一篇论文曾入选ESI高被引论文，影响因子合计52.69。8篇代表作及论文被SCI总他引638次，单篇最高被SCI他引153次。研究成果被众多国内国际新能源材料研究机构的知名学者在Energ Environ Sci，Nano Energy，Renew Sust Energ Rev等国际知名期刊正面引用和评价。有关本项目研究成果的重要代表性评价和引用与借鉴如下：

教育部长江学者特聘教授、国家百千万人才工程（有突出贡献中青年专家）北京科技大学王戈教授团队多次引用本项目研究成果。他们在 Nano Energy上发表综述论文（代表性他引1），认为代表作及论文1“通过苯胺表面聚合制备了一种基于聚苯胺的新型定形相变储热材料，可显著改善复合相变储热材料的热容量。此外，马来西亚双威大学纳米材料与能源技术研究中心知名学者A. K. Pandey教授受邀在国际可再生能源领域知名综述性期刊Renew Sust Energ Rev撰文（代表性他引2）并辟出专门小节详细介绍了代表作及论文3所提出的在溶剂的辅助下利用反应釜一步制备以膨胀石墨为支撑材料的高储热容量高导热定形相变储热材料的新方法，并突出了辅助溶剂的重要作用。大连理工大学唐炳涛教授、张淑芬教授团队也在综述论文（Appl Energ 2019, 235, 846）中详细介绍了这一方法。

科睿唯安全球高被引科学家、国家杰青/优青、教育部“长江学者”青年学者、国家青年拔尖人才北京大学邹如强教授在Energ Environ Sci撰写综述文章（代表性他引3），详细介绍并高度评介了代表作及论文5所提出的以膨胀石墨支撑无机相变储热材料的工作：“通过真空浸泡在膨胀石墨中载入CaCl2.6H2O ，当载入量为50%时，复合材料的导热系数可达8.796 W∙m-1∙K-1，比纯相变储热材料高14倍。

加拿大皇家科学院院士（FRSC）、加拿大首席科学家、加拿大皇家学会麦克尼尔奖获得者、加拿大达尔豪斯大学Mary Anne White教授团队（代表性他引4）借鉴代表作及论文1，3和4在新型定形相变储热材料制备方面的成果，通过冷冻铸造制备了一系列以无机多孔材料为支撑材料的定形相变储热材料，并证明：由小颗粒组装成多孔支撑材料时，颗粒之间建立良好的传热途径对定形相变储热材料的导热性能有决定性的影响，支持了科学发现3。

IMechE 国际会员、马来西亚马来亚大学Head，著名相变储热材料专家H. S. C. Metselaar教授（代表性他引5）评价代表作及论文2：“从热力学的角度看，在长期的熔化与结晶循环中，导热填料将会沉降于相变储热材料的底部，从而失去导热增强作用。如果填料被固定在定形相变储热材料内，填料的沉降将被支撑材料阻止，可长期保持材料的性能”。Metselaar教授还以本项目研究成果为依据（Appl Energ 2014, 135, 339，引用代表作及论文2），提出：“以具有良好导热性能的支撑材料制备的定形相变储热材料已成为研究的焦点”。

国际微纳材料结构设计领域知名学者，美国维拉诺瓦大学G. Feng教授团队（代表性他引6）借鉴代表作及论文6和7，通过冷冻铸造制备了一种具有多级孔结构银纳米线气凝胶支撑的定形相变储热材料。并引用本项目成果解释了所获得定形相变储热材料的导热增强和热稳定性提升的现象。相变储热材料研究领域知名专家、相变储热材料权威期刊Sol Energ Mat Sol C副主编，华南理工大学张正国教授和高学农教授团队（代表性他引7）借鉴代表作及论文6关于铜纳米线导热增强的效果，采用泡沫铜有效地增强了一种定形相变储热材料的导热性能。此外，ASME Fellow、科睿唯安全球高被引学者、Carbon前副主编、美国伦斯勒理工学院讲座教授N. Koratkar（代表性他引8）也对我们成果（代表作及论文7和8）给予了极高评价：“将导热填料如碳纳米管和银纳米线分散到相变储热材料中是一种有效地既能改善其导热性能，又保持其相变潜热的方法”。

本项目研究成果不仅受到同行正面评价，由于其简单实用的优点，还被国内外多个课题组采用和拓展。南京大学方贵银教授团队（Appl Energ 2018, 228, 1801，引用代表作及论文1）认为：“将纳米石墨片掺入到聚苯胺基定形相变储热材料之中大大改善了其导热性能而没有影响其储热性能”。他们利用这一策略制备了棕榈酸/聚乙烯醇缩丁醛/膨胀石墨定形相变储热材料。Metselaar教授（代表性他引5）参照我们的方法，制备得到了棕榈酸/聚吡咯定形相变储热材料。此外，兰州理工大学王毅教授团队（Energ Convers Manage 2015, 98, 322，引用代表作及论文1和2）认为：“以导电高分子为支撑材料制备定形相变储热材料不仅理论上可行，而且可赋予材料防静电功能”；“…结果表明：聚苯胺基定形相变储热材料具有良好的储热性能同时导热性能得到明显改善”。他们借鉴本项目成果，制备了一类硬脂酸/聚苯胺定形要变材料。

六、代表作及论文目录

七、主要完成人合作关系说明

项目主要完成人曾巨澜、曹忠和朱玲系长沙理工大学化学与食品工程学院教师，均对本项目的重要科学发现做出了贡献。项目第一完成人曾巨澜教授在“新型相变储热材料的制备及性能调控机理研究”项目研究过程中，提出了本项目的关键学术思想，负责项目的总体设计，制定研究总体方案、技术路线与实施计划，主持完成了高性能定形相变储热材料的整体结构设计与制备及纳米材料对相变储热材料导热性能影响机理研究，对本项目所有科学发现均做出了重要支撑性贡献；为代表作及论文1-4，6-8的第一作者及通讯作者；是本项目所涉及基金项目的负责人。曹忠教授全程参与该项目的实施，参与了本项目学术思想的凝练，在实验设计与结果分析等方面做了做出了理论性指导并承担了部分计算与机理分析工作。是代表作及论文5的共同通讯作者和所有其他代表作及论文的共同作者。朱玲副教授是曾巨澜所负责湖南省基金项目的主要参与人，在项目的实验设计与结果分析等方面做出了具体贡献，完成了部分纳米材料的制备与表征实验工作，为代表作及论文1，3，4，6的共同作者。

项目第二完成人孙立贤现为leyu乐鱼(中国)官方网站材料科学与工程学院教授，是项目第一完成人曾巨澜教授在大化所攻读博士学位时的导师，并一直与曾巨澜教授和曹忠教授保持密切的合作，曾担任长沙理工大学兼职硕士生导师并定期来长指导。孙教授参与了本项目学术思想的凝练，在实验设计与结果分析等方面做了理论性指导并承担了部分具体实验工作。对科学发现1和2做出了支撑性贡献，对科学发现3做出了重要贡献。为代表作及论文5的通讯作者和所有其他代表作及论文的共同作者。

项目第四完成人喻赛波系湖南中烟工业有限责任公司技术中心副研究员，与项目完成人曾巨澜教授和曹忠教授长期保持良好的合作关系。在本项目研究过程中，参与了项目的学术思想凝练，在实验设计与结果分析等方面做了重要的支持工作，对所有科学发现均做出了创新性贡献，为代表作及论文1-3, 6的共同作者。