Hierarchical Supramolecular Engineering of a Multifunctional Phase‐Change Material with Thermally Switchable Properties for Adaptive Thermal Management

材料科学 纳米技术 超分子化学 热稳定性 灵活性(工程) 超分子聚合物 电子设备和系统的热管理 纳米纤维 聚乙二醇 聚合物 热的 相(物质) 超分子组装 相变 自组装 等级制度 结构稳定性 纳米结构 相变 模数 脚手架 双功能 智能聚合物
作者
Yao Pang,Zhikun Zhang,Lidong Li,Zhengqiang Fan,Jintao He,Xiaoyang Fang,Xueni Sun,Changlei Xia,Hongwu Guo,Yi Liu,Chenhuan Lai,Daihui ZHANG
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202523790
摘要

Abstract Phase‐change materials (PCMs) are widely recognized for their excellent thermal storage performance, making them promising candidates for environmental temperature control and personal thermal management. However, it is challenging to achieve dimensional stability under complex conditions, and also maintain mechanical flexibility, interfacial adhesion, and multifunctional responsiveness. Here, we present a hierarchical and reversible supramolecular interaction‐mediated strategy to construct a multifunctional phase‐change gel (SPCG). Polyethylene glycol is encapsulated within a three‐dimensional crosslinked poly(acrylic acid‐co‐hydroxyethyl methacrylate) network, while incorporating sulfonated cellulose nanofibers establishes the hierarchy of skeleton through diverse non‐covalent interactions, and markedly enhances structural integrity. The resulting SPCG demonstrates exceptional dimensional and structural stability across different phase states, with a modulus ranging from 0.014 to 62.4 MPa, remarkable flexibility of up to 419.2%, and robust, repeated adhesion (adhesion strength of 1163.5 kPa). Furthermore, its phase transition process enables efficient latent heat storage and release (132.5 J g −1 ), providing excellent thermal regulation capabilities for wearable applications. These findings demonstrate that hierarchical supramolecular engineering can simultaneously address stability, flexibility, adhesion, and multifunctional responsiveness in a single PCM system. Moreover, our strategy offers a sustainable and scalable pathway for designing advanced PCMs, paving the way for next‐generation adaptive thermal management technologies.

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