太陽能發(fā)電長期面臨的核心痛點在于夜間無法持續(xù)供電。雖然熱能存儲是解決方案之一，但傳統(tǒng)技術(shù)依賴吸光層、蓄熱層和保護層的復(fù)雜堆疊結(jié)構(gòu)，層間界面往往導(dǎo)致顯著的能量損耗。日本研究團隊在《Advanced Energy Materials》期刊發(fā)表了一項突破性成果，提出將木材本身轉(zhuǎn)化為全功能太陽能熱發(fā)電材料的全新路徑，以巴爾沙木為基底，成功解決了上述難題。

該制造過程涉及精密的多階段納米工程。首先，通過化學(xué)手段去除巴爾沙木中的木質(zhì)素，將其內(nèi)部孔隙率提升至93%以上，構(gòu)建出高效的流體通道。隨后，利用“黑磷”超薄膜對通道壁面進行包覆，這種材料具備從紫外到紅外的寬譜帶光吸收能力。針對黑磷在空氣中易氧化的弱點，團隊創(chuàng)新性地引入由單寧酸和鐵離子構(gòu)成的金屬多酚網(wǎng)絡(luò)，對納米片層進行穩(wěn)定保護。此外，通過添加銀納米粒子利用等離激元效應(yīng)增強光吸收，并在表面結(jié)合碳?xì)滏溬x予材料超疏水特性，Zui終在通道內(nèi)填充基于生物基的相變材料——硬脂酸。

實驗數(shù)據(jù)顯示，該新型木材材料的性能表現(xiàn)卓越。其熱容量達到約175kJ/kg，太陽光熱轉(zhuǎn)換效率高達91.27%，沿木紋方向的熱導(dǎo)率提升了3.9倍。當(dāng)與熱電發(fā)電元件結(jié)合時，在1個太陽照度（1000W/m2）條件下，Zui大輸出電壓可達0.65V。更為關(guān)鍵的是，即便在光照中斷后，材料內(nèi)部熔化的硬脂酸在凝固過程中會持續(xù)釋放儲存的熱能，確保日落后仍能維持發(fā)電。該材料在經(jīng)歷100次加熱冷卻循環(huán)后性能幾乎無衰減，同時具備2分鐘內(nèi)自熄滅的安全特性和抗菌功能。

日本在生物質(zhì)材料改性領(lǐng)域擁有深厚的技術(shù)積累，此次將傳統(tǒng)木材通過納米技術(shù)升級為高性能能源材料，體現(xiàn)了該國在資源循環(huán)利用與綠色能源技術(shù)融合方面的前沿探索。這種“以木代硅”的思路，不僅降低了制造成本，更利用木材天然的各向異性結(jié)構(gòu)優(yōu)化了熱管理，為分布式能源系統(tǒng)提供了新的材料選擇。