实现光热转换的技术主要有以热聚集为主的光热转换和以光吸收为主的光热存储两种方式。
光热转换是通过反射、吸收或其他方式在短时间内将太阳辐射能集中起来,使材料温度急剧升高,从而满足负载、驱动、响应等目标。该技术的特点是通过材料温度升高实现特定功能。具有高效太阳能吸收(主要为可见光或近红外光)的共轭体系(窄带隙)或特殊填料是实现高分子光热转换的重要基础。未来光热转换高分子的主要发展方向有:①提高对宽谱近红外光的吸收效率;②引入近红外驱动结构转变的功能基团,提高光致形变的响应速率、可控性和循环稳定性;③实现高强度和高灵敏度等多种性能兼顾、综合性能优异的光热转换高分子材料。
光热存储是通过吸收特定波长的光,发生可逆的结构转变,从而将光能以化学能的形式存储于亚稳态的材料内,在外界刺激下,材料回复到稳态,同时将存储能量以热能形式释放出来,从而达到光热循环利用的目标。该技术的特点是在不依赖环境温度变化的同时,通过自身结构可逆转变达到光热吸收、存储与释放的闭环利用过程。以偶氮苯、降冰片二烯、螺吡喃、富瓦烯-钌为代表的有机分子因能发生可逆的光致结构转变而成为实现光热存储与释放的核心基团,其中分子在光致结构转变两种状态的能级差和热障是影响其存储容量和稳定性的关键。未来光热存储高分子的方向有:①大幅提高光热存储高分子的能量密度;②优化激励诱导途径;③实现不同环境下的快速热释放;④发展热量聚集与传导于一体的新型材料体系。