太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁可再生能源,但其间歇性与不连续性的特点,一定程度上限制了它的发展与商业化应用。基于有机相变材料的潜热存储技术（Latent heat storage,LHS）不仅可以完美的解决太阳能自身存在的缺陷,而且能够有效的将太阳能转换成热能并存储起来。因此,将太阳能转换成热能可以缓解日益增长的能源短缺,提高太阳能的利用效率。但是,有机相变材料在发生相变时容易发生泄漏而且光热转换能力较弱,这严重限制了大部分有机相变材料在太阳能转换领域的应用。本论文针对上述问题,以3D多孔介质作为支撑骨架,采用有机相变材料—石蜡作为储热基元,并引入具有太阳光捕集与光热转换功能的材料,设计开发了一系列密封性能优异且光热转换性能稳定的定形相变材料,实现了太阳能与热能的高效转换与存储。研究内容与主要成果如下:1.将石蜡作为储热基元与具有长烷基尾链的梳形聚降冰片烯（PNb22C）按一定比例混合得到一“凝胶体系”,再将硫粉处理后的泡沫镍（S-Ni泡沫）作为光热转换平台与支撑骨架引入凝胶体系中,成功构建了一系列形状稳定且光热转换性能优异的定形相变材料。其中PNb22C作为凝胶因子解决了石蜡泄漏的问题,添加S修饰泡沫镍则赋予定形相变材料优异的导热与光热转化性能。利用X射线衍射、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、差示扫描量热和光热转换等手段对功能化定形相变材料的结构、热存储性能、循环耐久性和光热转换和存储性能进行了测试。结果表明:经过500次的热循环测试,定形相变材料无液体泄漏现象发生,热能存储容量高达172.1 J/g,表现出了优异的循环耐久性。同时,该定形相变材料还能够积极地将太阳能转换成热能并存储在石蜡之中,且经过200次的光热转换测试,光热转换性能依然稳定,这为后续在太阳能利用系统中的实际应用提供了潜在可能性。2.为了进一步提高材料的光热转化效率和热能存储能力,选取银/聚吡咯（PPy）修饰的聚氨酯泡沫作为支撑骨架与能量转换平台,石蜡作为储热基元,制备了一系列形状稳定且光热转换性能优异的定形相变材料。PPy作为光吸收剂与导热性能优良的银协同作用解决了定形相变材料的导热与光热转化性能差的问题,修饰后的聚氨酯3D泡沫既抑制了相变过程中液态石蜡的泄漏,又实现了太阳能与热能的高效转换,光热转换效率达到了93.7%,而且热能存储容量高达187.4 J/g。同时,经过200次的光热转换测试,进一步证实了定形相变材料的操作耐久性与高度可逆的光热转换性能。3.基于工作2,以方糖颗粒作为自牺牲模板,利用废弃的顺丁橡胶（PB）构建了一种具有太阳光吸收性能的3D多孔泡沫。然后将其作为石蜡的支撑骨架与光热转换平台,添加十八胺修饰的还原氧化石墨烯（ODA-r GO）作为光吸收剂,成功构建了一系列具有光热转换性能的定形相变材料。研究表明:该定形相变材料具有良好的密封性能与热稳定性,热能存储容量高达171.5 J/g,光热转换效率达到了92%。同时经过200次的光热转换测试,相变材料具有高度稳定且可逆的光热转换与存储性能。4.基于工作1、2、3的定形相变材料在受到外部刺激或破坏时,表面容易受到损伤,使其表面产生裂纹,降低使用寿命。为了延长定形相变材料使用寿命,减少其在环境中累积,选择聚4-乙烯基吡啶（P4VP）作为聚合物主链,硬脂酸（SA）作为相变储能分子,PPy作为光吸收剂,通过相互之间的动态氢键作用,成功构建了一系列具有光热转换性能且在光或热的诱导下可实现自修复的超分子相变聚合物。通过引入动态氢键驱动的网络结构,解决了SA的泄漏问题,同时又实现超分子相变聚合物的自修复功能。研究表明:该超分子相变聚合物具有较高的热能存储容量（111.5 J/g）,优异的形状稳定性,光热转换效率达到了87.8%。经过1000次的光热转换测试,依旧表现出稳定的光热转换性能。另一方面,通过光或热的刺激,该超分子相变聚合物能快速地实现自修复。