本文來自微信公眾號：環(huán)球零碳，編輯：小瀾，作者：環(huán)球零碳研究中心

大家對太陽能光伏板并不陌生，但你聽說過能吸收陽光、儲存熱量且在無光時持續(xù)發(fā)電的“太陽能木材板”嗎？

近期，昆明理工大學與廣東工業(yè)大學的研究團隊在《先進能源材料》期刊發(fā)表研究成果：通過納米級改造常見輕質木材板，成功研發(fā)出集吸光、儲熱、自清潔、防火、抗菌于一體的復合木材，無需依賴硅基材料即可實現(xiàn)太陽能利用，甚至在陽光消失后仍能依靠儲存的熱量發(fā)電。

該團隊采用無碳化、界面工程策略，利用輕木的多孔結構制備多功能復合相變材料，解決了傳統(tǒng)太陽能光熱轉換材料加工能耗高、環(huán)境適應性差的問題，證實了木材可成為完整高效的太陽能熱能收集平臺。

圖說：太陽能-熱能轉換的界面工程木基設計

為何選擇輕木開發(fā)光熱平臺？

輕木（巴沙木）質地輕且結構牢固，是航空等領域的寶貴材料，其橫截面的微管結構（直徑20-50微米）既利于導熱，又可作為“儲物間”。但天然木頭存在反光、吸水的缺點，研究團隊先去除木質素，保留纖維素，使木材孔隙率升至93%以上，形成“納米海綿”狀結構，微管骨架完好。

關鍵步驟是對微管內壁進行“化學裝修”：以黑磷烯二維納米片為核心材料，它能吸收紫外線到紅外線的全波段陽光并高效轉熱，且具阻燃性；為解決黑磷烯易氧化問題，用單寧酸和鐵離子構建“金屬-多酚網絡（MPN）”分子屏障，既防氧化（暴曬150天穩(wěn)定），又增強光吸收。

圖說：滴鑄黑磷烯納米片（BPNS）和金屬-多酚網絡（MPN）后的木材示意圖

為提升吸光能力，團隊在涂層中原位還原銀納米顆粒，利用“局域表面等離子體共振”增強光與材料的相互作用；還在表面接疏水長鏈烴基，使水滴接觸角達153°，實現(xiàn)自清潔，同時銀離子具抑菌性，避免潮濕環(huán)境發(fā)霉。

圖說：微觀結構疏水性和自清潔功能示意圖

改造后的木頭骨架填充硬脂酸（生物基相變材料）：受熱熔化吸熱儲能，冷卻凝固放熱釋能。該“太陽能木材板”儲熱密度達175 kJ/kg，光熱轉換效率高達91.27%。

圖說：填充硬脂酸后的木基光熱平臺微觀結構

將其貼在熱電發(fā)電機上，模擬太陽光下輸出電壓0.65伏，可驅動小功率傳感器；移走光源后，儲存的熱量仍能維持溫差，延續(xù)電力輸出。此外，它經100次熔凝循環(huán)性能無衰減，遇明火兩分鐘自熄，超疏水和抗菌特性保障戶外長期使用。

這項技術的優(yōu)勢在于保留木材可持續(xù)屬性的同時賦予其多功能性，但從實驗室到應用仍需解決發(fā)電功率優(yōu)化、大規(guī)模生產等問題。未來應用場景廣闊，可用于離網小型供電、建筑節(jié)能、電子熱管理等，還可拓展至其他生物質和納米材料，推動新一代自主能源管理太陽能系統(tǒng)的發(fā)展，有望讓房屋外墻、家具等成為“智慧能源系統(tǒng)”。

圖說：小木塊可作為模塊化熱單元實現(xiàn)光能-熱能-電能轉化，靈活組裝擴大規(guī)模

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Reference：

[1]https://interestingengineering.com/energy/wood-converts-sunlight-into-heat

[2]https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.70872