相变材料作为潜热储能技术的核心，通过可逆的相变过程实现热能的存储与释放，兼具能量储存与温度调控功能，是发展零能耗热管理系统的理想候选材料。目前，有机固-液相变材料（如聚乙二醇、石蜡、脂肪酸等）因具有相变焓值高、储能密度大、成本低廉及无毒等特点而备受关注。然而，其在相变过程中存在的液相泄漏、显著体积变化及机械强度低等问题，严重制约了实际应用。木材作为地球上储量最丰富的天然生物质材料之一，其内部具有分级连通的孔隙结构，形成天然丰富的网络结构，为物质传输提供了优化路径，因而被视为储能材料的理想载体。通常需通过高温热处理或脱木质素等预处理以提升其负载能力，但这类处理往往会显著削弱木材的机械性能。另外，环境温度超过相变点时，相变材料由固态转变为软弹态或液态，与刚性支撑体之间产生机械失配，可能导致相分离及性能持续衰减，在承重应用中尤其存在安全隐患。

近日，我校赵大伟教授与中南林业科技大学吴义强院士、左迎峰教授团队，通过调控多活性位点聚乙二醇的自组装并结合原位矿化技术，研制出一种木质结构稳定的相变复合材料（DWTP）。该材料借助纤维素分子与Si─O─Si/PEG间形成的梯度氢键，构建出多尺度网络结构，其相变焓值高达94.73 J·g⁻¹，拉伸强度达到134.42 MPa，为目前已报道PCMs中的最高值。在高于相变温度的条件下，DWTP可承受超过自身重量110倍的荷载而不发生形变与泄漏。经过50次冷热循环后，其相变性能仍保持97.3%。户外热管理实验表明，在50°C环境温度下，基于DWTP的装置可实现最大14.1°C的亚环境温降。该生物质基DWTP在机械性能与热能管理之间实现了良好平衡，代表了下一代可持续热管理材料设计的重要进展。2025年11月25日，相关成果以“A Formable Wood-Based Phase Change Materials with Enhanced Mechanical Properties and Thermal Efficiency for Smart Building”为题，发表在Advanced Science上，中南林业科技大学Ya Zhou为论文第一作者，吴义强院士、左迎峰教授和赵大伟教授为论文共同通讯作者。

图 生物相变材料分子尺度构建及先进性能研究