过渡金属化合物构筑热转化木材及其功能实践研究进展

作     者：孙思佳 潘明珠 SUN Sijia;PAN Mingzhu

作者机构：南京林业大学材料科学与工程学院南京210037 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2023年第40卷第6期

页      面：3218-3234页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(32171704) 

主　　题：过渡金属化合物 光热转化 磁热转化 热电转化 木材功能化 

摘      要：热能在社会活动中扮演着不可或缺的角色并存在多种转化形式,过渡金属化合物(Transition metal compound,TMC)因其强关联电子体系和固有的电荷、自旋、轨道等自由度和有序相之间存在着竞争与共存关系,可以在光、电、磁和热能之间实现高效转化。然而,以粉末和晶体形式存在的TMC在使用过程中会出现易氧化聚合、体积变化、转化热能易消散及收集困难等问题,限制其热转化效率。木材具有天然的层级孔隙结构和稳定的力学支撑,借助木材中的化学组分可以与TMC形成共价键、离子键、氢键、范德华力等结合方式,促使TMC均匀负载至木材微纳表面或多孔结构中,形成TMC@木材复合材料。此外,木材具有优异的热管理能力,能够调节热能以提高热转化效率。本文基于木材的木质−纤维素大分子网络构造,详细讨论了TMC与实体木材、脱木质素木材、碳化木材的构筑方法和界面结合机制,进一步分析了基于TMC的非辐射衰变、弛豫损耗和金属-绝缘体转变的热转化机制,概述了TMC@木质复合材料在海水淡化、油水分离、建筑节能和火灾预警领域的功能应用。最后,分析了当前基于TMC构建热转化木材的优势和所面临的挑战,以期为木材的先进功能和能量转化提供一定的思路。