内存是计算机处理信息的必要元素，该信息由逻辑电路集成。像电子计算一样，热信息也可以通过热存储器进行存储和读取。最近，中国科学技术大学赵旸教授携手东南大学杨决宽教授团队表明具有滞后热传输特性的相变聚合物可以在室温下通过实验加工成热存储器。
作者使用由三聚氰胺（M）和6,7-二甲氧基-2,4[1H，3H]-喹唑啉二酮（Q）合成的温度响应性和可逆聚合物作为模型系统，以证明在分子水平上热传递的操纵。傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热法测量表明，这种滞后行为是基于在高温（K）和低温（K）下氢键的相互作用。这项工作证明了通过控制氢键可控的声子传输过程，因此在热存储器中具有潜在的应用。相关研究成果以题为Solid-StateThermalMemoryofTemperature-ResponsivePolymerInducedbyHydrogenBonds发表在《NanoLetters》上。
图1.（a）MQ聚合物的合成。（b）通过TEM中的MQ纳米纤维的H键和π-π相互作用在纵向上自组织的示意图模型（左图）和分层结构（右图）。（c）MQ聚合物的SEM图像。（左插图）单根纳米纤维在较高放大倍数下的SEM图像。（右插图）所制备的MQ聚合物在水凝胶状态下的图像。
图2.（a）MQ热存储设备的SEM图像，其中包含两个悬浮的铂电阻温度计作为加热（Tin，顶侧）和传感（Tout，底侧）测量岛。（b）两个测量的MQ纳米纤维热导率循环。红色（橙色）曲线表示加热路径的方向，蓝色（紫色）曲线表示冷却。（c）MQ热存储设备的示意图。（d）重复四个周期的“读-写H（L）-读”过程。
图3.在1Kmin-1加热和冷却速率下，MQ溶液[0.1％w/v]的DSC热分析图。
图4.（a）在预热路线中各种温度下的MQ的FTIR光谱。（插图）随着温度的升高，N–H和-OCH3拉伸特性的MQ振动峰分别移至和cm-1。（b）在加热和冷却路线中，由箭头指示的MQ的cm-1（左图）和cm-1（右图）上N–H峰强度的温度依赖性。（c）MQ中H键解离和重组的示意图。
团队已经通过热桥方法研究了MQ纳米纤维的热导率，并报道了加热和冷却过程中MQ的热导率的滞后行为。通过DSC和FTIR光谱测量，可以验证MQ的滞后行为主要是由H键的解离和重组所决定。更重要的是，团队成功地证明了基于声子迁移的全声子固态热存储具有相对大的热导率相对差异（66.7％），这表明现在有可能在室温下实现有效的热存储，以利用热量来存储信息。这是第一次基于H键在分子水平上控制材料中的热传输。此外，它可以扩展到其他相变聚合物，以探索各种应用，从热敏开关，热整流，热能存储到超灵敏传感器。
参考文献：doi.org/10./acs.nanolett.1c
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