虽然可持续的太阳能有望满足全球电力需求，但存在一个关键限制：一旦没有阳光，太阳能电池板就停止工作。它们在把光转成电方面效率很高，却缺乏高效、稳定的能量储存能力。

一种常见思路是使用能吸收并滞后释放热量的材料，例如相变材料（PCM）。不过，这类材料在熔化时容易渗漏，导热速度慢，而且往往具有可燃性。为此，中国研究人员选择了另一条路径：把木材本身改造成一种多功能的太阳能热能储存材料。相关成果发表在《Advanced Energy Materials》期刊上。

重新设计轻木结构

研究团队以轻木为基础，从纳米到微观多个尺度重新设计其内部结构，制备出一种既能吸收阳光、将其转化并储存为热能，又能在放热时驱动热电装置发电的工程木材。

他们首先去除了木材中的天然木质素。木质素原本像胶水一样把纤维黏合在一起，去除后留下的是带有大量微小开放通道的多孔骨架。接着，研究人员在这些通道的内壁沉积了超薄黑磷烯片层。黑磷烯可以吸收多波段太阳光并高效转化为热能。

由于黑磷烯在空气中容易降解，团队又在其表面引入鞣酸和铁离子形成保护层，以提升稳定性。随后，他们加入银纳米颗粒，进一步增强材料对阳光的捕获能力。最外层则覆盖一层防水涂层，使改性木材在潮湿和多变的户外环境中保持干燥并延缓腐烂。

当轻木骨架和多层功能涂层构建完成后，研究人员将一种名为硬脂酸的储热蜡填充进木材内部。硬脂酸是一种生物基相变材料，加热时熔化并储存热量，冷却时重新固化并释放热量，实现可逆的热能存储过程。

该工程木材热效率较高的一个重要原因，是热量主要沿着木纹方向传导，而不是在表面横向扩散。这样的导热路径有利于更快地把储存的热量输送到外接的热电发电装置，从而更高效地转化为电能。

性能测试与安全表现

为了评估这种新型工程木材的表现，团队在太阳模拟器下进行了多项实验。结果显示，该材料的光热转换效率达到91.27%，意味着绝大部分入射光被转化为可用热能。每公斤材料可储存约175千焦耳的能量。在连接热电发电机后，改性轻木最高输出电压达到0.65伏。

除了能源相关性能外，研究人员还考察了其在户外应用中常见风险方面的表现，包括火灾以及细菌、真菌侵蚀等。论文中指出：“复合涂层显著提高了防火安全性，分别降低了27.4%和31.2%的热释放速率（HRR）和总热释放量（THR），并且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好抑制效果。”

通过在储能效率、安全性和耐久性上的综合优化，这项研究向“太阳落山后仍能利用太阳能”的目标迈进了一步。作者总结称，这项工作展示了一种可扩展且环保的木基平台，用于先进的太阳能热能采集与储存。

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