研究生专栏｜中南大学张鹏飞：积极探索，保持热爱

为加强各高校和科研院所在太阳能光热相关技术领域的交流和合作，助推我国太阳能热利用科学技术高质量发展，同时也为广大研究生们搭建展示自我的平台，太阳能光热产业技术创新战略联盟于2011年创办“太阳能热利用科学技术研究生论坛”（联盟研究生论坛）。

【研究生专栏】通过报道论坛“优秀报告”获得者的科研、学习和生活，为行业营造尊才、爱才、聚才的良好氛围，推动青年学子科研和创新能力再上新台阶，全力探索利用太阳热能的科学技术问题。

 

研究生国家奖学金获得者

中南大学优秀研究生

中南大学优秀研究生毕业生

第十三届研究生论坛“优秀报告”三等奖获得者

中南大学能源科学与工程学院

张鹏飞同学

 

 

研究方向：复合相变储热材料热物性调控及光热转换性能研究

研究成果：已在Chemical Engineering Journal、Applied Energy、Solar Energy等期刊发表SCI论文3篇，已授权国家发明专利2项。

[1] Zhang Pengfei, Qiu Yu, Ye Chong, Li Qing. Anisotropically conductive phase change composites enabled by aligned continuous carbon fibers for full-spectrum solar thermal energy harvesting[J]. Chemical Engineering Journal, 2023, 461: 141940.

[2]Zhang Pengfei, Wang Yilin, Qiu Yu, Li Qing. Novel phase change composites supported by oriented carbon fibers for solar thermal energy conversion and storage[J]. Applied Energy, 2024, 358: 122546.

[3] Qiu Yu, Zhang Pengfei, Li Qing, Zhang Yuanting, Li Weihong. A perfect selective metamaterial absorber for high-temperature solar energy harvesting[J]. Solar Energy, 2021, 230: 1165-1174.

[4] 邱羽, 张鹏飞, 李庆. 一种用于太阳能水气化的光谱选择性吸光结构[P]. 中国发明专利, 专利号: ZL202110030092.8.

[5] 邱羽, 张鹏飞, 李庆. 一种金属与电介质复合的耐高温太阳光谱选择性吸收结构[P]. 中国发明专利, 专利号: ZL202110029745.0.

利用相变材料直接进行太阳能吸收、光热转换与热能存储的直接吸收式太阳能相变储热技术可为用户提供不间断的热能，从而能够克服太阳能的间歇性。然而，相变材料固有的低热导率和低太阳能吸收率给实现高效太阳能捕获和存储带来了相当大的挑战，此外，大多数相变材料还存在易泄漏和稳定性差的问题。鉴于此，本研究提出了一种简单且易扩展的各向异性导热复合相变材料及太阳能储热器件的制备方法。

首先，采用四步法制得了一种导热率高达600 W·K⁻¹·m⁻¹的连续碳纤维。接着，将连续碳纤维定向对齐排列后嵌入石蜡/烯烃嵌段共聚物。最后，在经过进一步的模压和真空处理后，制成了具有各向异性导热率的复合相变储热材料。

实验研究表明，由于定向对齐排列的碳纤维提供了连续、定向的导热路径，因而该复合相变储热材料实现了高达5.63 W·K⁻¹·m⁻¹的纵向导热率和低至0.77 W·K⁻¹·m⁻¹的横向导热率，其热导率的各向异性度达到了7.31。优异的各向异性导热率一方面可以促进从复合材料表面到内部的纵向传储热过程，另一方面可以减少相变储热过程中从复合材料到周围环境的横向导热损失。进一步，为了强化复合介质对太阳能的吸收作用，在其表面涂覆了一种炭黑涂层，从而将全光谱太阳能吸收率提高到了0.988。

接着，基于该各向异性导热复合相变材料制造了太阳能直接吸收式相变储热器，实验研究表明，在良好的各向异性热导率和高太阳能吸收率的协同作用下，在1~3倍标准太阳光的照射下，该器件可以达到79.17%~98.31%的光-热效率。此外，该复合材料和器件还表现出了优异的热稳定性、循环稳定性和形状稳定性，有利于储热系统的长期稳定运行。

上述结果为制造各向异性导热的复合相变材料和储热器件提供了一种可行的思路，有望促进直接吸收式太阳能相变储热技术的发展。

非常荣幸能够参加第十三届太阳能热利用科学技术研究生论坛，并荣获优秀报告三等奖。在此，我想向太阳能光热联盟的工作人员及各位评审老师们表达我最真挚的感谢。

通过这次研究生论坛，我有机会与众多优秀的老师和同学们交流学习，拓宽了我的学术视野，并对自己今后的科研学习起到了巨大的促进作用。

此外，在这次研究生论坛的准备过程中，我也积累了一些科研经验同大家分享。

首先，实验的设计与操作是一项需要精细和耐心的工作。遇到问题时，不要慌张，冷静分析，尽可能考虑到各种可能的影响因素。必要时，需要多向自己的导师或者师兄师姐们沟通交流。

然后，数据分析与解读是科研中的一大难点。科研中收集到的数据往往庞大而复杂，需要我们主动学习一些数据分析方法和技巧，从而有效提取有用的信息，进而得出准确的结论。

最后，时间管理和压力应对也是科研中不可忽视的挑战。科研工作往往需要长时间地投入和专注，而同时我们还要面对学业、生活等各方面的压力。我们可以尝试制定一个详细的时间表，将科研、学习、生活等各个方面都纳入其中。同时，也要学会放松自己，找到一些适合自己的放松方式，比如健身、跑步等，来缓解科研带来的压力。

虽然这些挑战时常让我们感到困扰和疲惫，但正是它们推动我不断学习和进步，也让我们更加珍惜科研过程中的每一个收获和成长。我相信，只要我们保持积极的心态和坚定的信念，就一定能够克服这些挑战，取得更好的科研成果。