相变材料（PCMs）特有的热能存储特性使其能够在等温相变过程中可逆地储存并释放大量热能，成为解决能源短缺及其伴生的环境问题的有效途径之一；但是低热导率和有限的能量转换能力限制了其在先进热能收集和存储系统中的应用。为了克服这些缺点，需添加特定的功能填料并优化功能网路结构，发展综合性能优异的复合PCMs。目前，大部分研究主要是通过向复合PCMs中添加具有光、电、磁、声等响应性粒子来实现其能量转换功能。在光-热能量转化系统中，当太阳能转换成热能后，热能优先沿着复合PCMs中的热传导路径进行传输，从而加速其能量转换。此外，磁性粒子的取向结构在其磁响应行为中起着重要作用，而其对PCMs磁-热能量转换效率的影响鲜有报道。可以预见，构建具有优化取向结构的三维磁响应导热骨架材料是同时实现复合PCMs高效光/磁-热能量转换的一种有效策略。

本工作中，我们采用单向冰模板法控制冰晶沿垂直方向生长，成功构筑BN@Fe₃O₄磁性导热粒子的取向结构，并探讨了磁性导热粒子的取向结构对复合PCMs光/磁-热能量转换的影响，进一步阐明了功能性PCMs的热导率与能量转换性能之间的相关性。当能量沿磁性导热粒子的取向方向传递时，热量从太阳能吸收表面快速传递到整个样品，复合PCMs表现出高的光-热能量转换效率；交变磁场驱动磁矩翻转，诱导复合PCMs实现了高效的磁-热能量转换。这项工作为开发基于先进功能PCMs的高效能量转换系统提供了参考。

Hong Cao, Shuang-Zhu Li, Jie Yang*, Zheng-Ying Liu*, Lu Bai, Wei Yang, Thermally Conductive Magnetic Composite Phase Change Materials for Anisotropic Photo-/Magnetic-to-Thermal Energy Conversion, ACS Applied Materials & Interfaces, 2023.

录用时间：2023年11月9日

全文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c12302