日前美國研究人員開發出一種新材料，能夠按需儲(chu) 存和釋放熱能。以這種材料製成的儲(chu) 熱設備不但能量存儲(chu) 密度大，還具有成本低、運輸方便、儲(chu) 能時間長的特點，有望開創一種捕獲和存儲(chu) 太陽能的全新方式。相關(guan) 論文發表在《納米快報》雜誌上。

    自20世紀70年代以來，科學家們(men) 就在尋找一種能以化學形式儲(chu) 存太陽能而非將其轉化為(wei) 電能的材料。但相關(guan) 研究直到近年才取得了一些進展：200年，美國麻省理工學院的傑弗裏·格羅斯曼揭示了二釕富瓦烯的*性質，並提出了液態儲(chu) 熱材料設想。

    二釕富瓦烯分子在被陽光照射時，內(nei) 部結構會(hui) 發生改變並將能量存儲(chu) 起來，形成一種亞(ya) 穩定結構。當需要時，這些熱量又能在特定催化劑的作用下被釋放出來，同時其分子也會(hui) 恢複為(wei) 放熱前的形態。這一過程可以不斷重複。通過這種方法可在甲地存儲(chu) 熱量，乙地釋放熱量；也可以用產(chan) 生的熱量驅動蒸汽發電機發電。

    但這種材料的缺點在於(yu) ，所含的釕元素稀有且昂貴，且由其製成的儲(chu) 熱設備在能量密度上還不及傳(chuan) 統鋰離子電池。這使這項技術一直無法獲得大規模應用。

    日前，格羅斯曼和他的同事艾拉克斯·庫帕克借助碳納米管對這一技術進行了完善，製造出了一種可取代二釕富瓦烯的新材料。這種材料由偶氮苯和碳納米管組成，除了具備二釕富瓦烯的優(you) 點外，還有價(jia) 格低廉、熱穩定性好的特點，在能量密度上更是超過了鋰離子電池。

    研究人員將偶氮苯分子“捆綁”在碳納米管上，形成一種碳納米管化合物，實驗顯示該材料的能量差（基能態到高能態之間的差值）和活化能（分子從(cong) 常態轉變為(wei) 容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量）都較為(wei) 理想。實驗顯示，新材料在能量密度上可達690瓦小時/升，超過了傳(chuan) 統鋰離子電池（200—600瓦小時/升），相對於(yu) 僅(jin) 采用偶氮苯的能量密度（90瓦小時/升），也獲得了的提升。

    格羅斯曼說：“這種材料非常有效，便宜卻仍具有較高的能量密度，其優(you) 勢在於(yu) 將能量捕獲和存儲(chu) 集成到了一個(ge) 步驟當中，用一種材料就能同時完成轉化和存儲(chu) 兩(liang) 項任務。其缺點是隻能提供熱能而非電能，但這可以通過熱電裝置或蒸汽發電機來彌補。”

    北卡羅來納大學化學係助理教授金井洋介說，通過化學鍵來實現太陽能可逆存儲(chu) 近年來廣受關(guan) 注。新研究的創新之處在於(yu) ，它創建了可以用碳納米管來製造這種材料的納米模板，這為(wei) 今後采用其他材料進行類似的研究鋪平了道路。