热能储存是可再生能源利用、余热回收等领域的核心技术，对于提升能源效率、促进能源低碳转型具有重要意义。相变储热技术虽具有储热密度高、放热温度稳定等优点，但其“储热量大”和“充放热速度快”难以兼得，制约了性能提升。传统提升充热速度的方法存在局限：添加高导热填料会降低储热密度；借助压力、磁力等外力则系统复杂、能耗高，难以实际应用。

为此，浙江大学能源工程学院研究员范利武团队与其合作者提出了一种名为“滑移强化接触熔化”的新机制，关注“接触式传热”这一关键环节。该机制通过优化热池内壁环境来实现高效传热，不依赖特殊相变材料。

具体而言，团队在容器内壁设计了一种“全固态复合表面”，其由能脉冲加热的薄膜（预热层）与覆盖在薄膜表面的“类液涂层”（滑移界面）组成。

（1）预热层：采用PET薄膜进行脉冲加热，使紧贴内壁的相变材料形成约40微米厚的超薄液膜，使固体相变材料瞬间脱离壁面。

（2）滑移层：通过纳米级光滑的“类液涂层”提供滑移界面，让液体相变材料在表面形成45-90微米的“滑移长度”，大幅降低滑动时的摩擦阻力。

这一设计使得固态相变材料不粘壁，在自身重力作用下始终紧贴底部热源，全程保持高效传热，从而实现了快速充热，且方法简单、易于循环运行。

基于边界滑移强化的快充相变热池设计

在工业应用层面，该项技术有着巨大潜力。可基于现有储热装备直接改造，并且可以适配多种类、多温区的相变材料，可扩展性强。可广泛应用于工业余热回收、太阳能热利用、电力电子热控等领域，助力企业节能减碳的同时降低能耗成本，催生绿色生产力。

该研究成果近日以《Pulse heating and slip enhance charging of phase-change thermal batteries》为题在国际知名期刊《Nature》上发表。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09877-0

粉体圈整理