分子設計を介して光子エネルギー貯蔵をアップグレードする太陽熱燃料へのフォトリークファイ可能なアゾベンゼン界面活性剤

光検査相変化材料（PPCM）は、光子と熱エネルギーを同時に保存し、貯蔵されたエネルギーを制御可能な方法で熱として放出することができます。一方、アゾベンゼンベースのPPCMは、重量測定エネルギー貯蔵密度と光誘起相変化の間に矛盾を示します。ここでは、分子を含まない体積と分子間相互作用のバランスをとるアゾベンゼン界面活性剤の一種が分子レベルで設計されており、光子エネルギーと低グレードの熱エネルギーのコハートに対処できます。このようなPPCMは、固体サンプルを充電することにより、最大131.18 J G-1までの総重量測定エネルギー密度を獲得し、160.50 J G-1を充電溶液で獲得します。特に、モルロール異性化エンタルピーは、アゾベンゼンと比較して最大2.4の係数でアップグレードします。作業メカニズムは、計算研究によって説明されます。貯蔵されたすべてのエネルギーは、Vis光の下で熱として放出され、表面温度が速く上昇します。この研究は、光子エネルギー貯蔵を改善することにより、高重量エネルギー密度でアゾベンゼンベースのPPCMを開発するための新しい分子設計戦略を示しています。

Photoresponsive phase change materials (PPCMs) are capable of storing photon and heat energy simultaneously and releasing the stored energy as heat in a controllable way. While, the azobenzene-based PPCMs exhibit a contradiction between gravimetric energy storage density and photoinduced phase change. Here, a type of azobenzene surfactants with balance between molecular free volume and intermolecular interaction is designed in molecular level, which can address the coharvest of photon energy and low-grade heat energy at room temperature. Such PPCMs gain the total gravimetric energy density up to 131.18 J g-1 by charging solid sample and 160.50 J g-1 by charging solution. Notably, the molar isomerization enthalpy upgrades by a factor of up to 2.4 compared to azobenzene. The working mechanism is explained by the computational studies. All the stored energy can release out as heat under Vis light, causing a fast surface temperature rise. This study demonstrates a new molecular designing strategy for developing azobenzene-based PPCMs with high gravimetric energy density by improving the photon energy storage.