近日，郑州大学材料科学与工程学院张少军团队的杜江副教授和中国科学院过程工程研究所王丹研究员，通过将具有中空多壳层结构（HoMS）的TiO2与热敏性高分子相结合，开发了一种智能隔热材料。相关成果被Science (AAAS)的媒体平台EurekAlert予以报道，并以“Smart Heat Isolator with Hollow Multishelled Structures”为题，发表于顶尖期刊《Green Energy & Environment》。

材料科学与工程学院硕士研究生王坤为第一作者，杜江副教授以及中科院过程工程研究所杨乃亮、王丹研究员为通讯作者，郑州大学为第一通讯单位。该材料的热导可随环境温度改变而自动变化，有望助力热催化反应的智能管理，从而大幅降低能耗。

热是化学反应中最广泛采用的驱动力，有效的热能管理是降低碳排放、实现绿色生产的关键因素。开发一种能够自动控制热传递的智能材料是限制这种排放的有效方法。我们期望这种材料能在相对低的温度下降低热耗散，在反应系统过热时提升热导率，释放多余的热量。

中科院过程工程研究所王丹研究员长期致力于HoMS材料的研究，2009年他提出的次序模板法为HoMS材料的可控制备提供了有效的手段。研究发现，HoMS具有大的有效比表面积和优化传质的明显优势，而近年的研究再次揭示了HoMS的时空顺序这一独特属性。

王丹研究员指出“HoMS是由多个壳层相互套叠而形成的多孔三维纳微结构，即提供了相对独立的空间又保持了不同壳层的物质交换。已经证实，其在各种中空材料中，具有独特的能量传输特性。”

中科院过程工程研究所杨乃亮研究员说：“具有多壳层的中空结构可以提供更多的界面，从而进一步调控热对流和热传导，从而有希望带来更好的隔热性能。”

郑州大学杜江副教授介绍到：“将HoMS与热响应聚合物复合将赋予材料智能的隔热行为。其在低于特定温度下可表现出优异的隔热性能；如果系统过热，体系的导热性能会自动提升，以释放多余的热量。”

理论研究表明，热响应聚合物提供了一个理想的热场模型，有助于理解HoMS复合材料的热传递规律。这种复合材料表现出一种不寻常的两阶段热传导行为。HoMS调变了材料中的热流方向，使热量集中在在HoMS中。

该工作为设计绿色化学工业的智能反应器提供了一个新途径，有望实现高效的能源利用，从而为与热有关的应用提供平台。

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