该研究由纪珺、陈跃、章学来、徐笑锋、李玉洋和陈启杨共同完成，研究单位是上海海事大学蓄冷技术研究所。研究论文发表在2018年第37卷第3期的《chemical industry and engineering progress》期刊上。研究的主要科学领域为相变材料（Phase Change Materials，PCMs）及其在低温储能中的应用，特别是针对冷链物流领域的需求，开发一种适用于–1～–3℃温度范围的相变材料。研究的背景是为了优化能源利用效率，特别是通过相变材料的蓄冷技术实现电力移峰填谷，进一步提升冷链物流、建筑节能、食品储藏等领域的节能效果。
相变材料是指能够随温度变化改变物理形态并释放相变潜热的材料，广泛应用于储能领域。在冷链物流中，低温相变材料的应用至关重要，其主要技术难点在于如何消除相变材料的过冷度（supercooling）、延长相变时间并维持材料的热稳定性。过冷度的存在会显著降低相变材料的储能效率，因此，研究如何通过添加成核剂等手段消除过冷度，已成为该领域的重点问题之一。此外，相变材料的放冷速率（cooling rate）和相变平台（phase change platform）也是衡量其实用性的重要指标，放冷速率过快会导致材料无法在运输过程中提供持久的低温环境。因此，研究如何通过增稠剂等添加剂调控相变材料的性能，具有重要的实际意义。
研究的主要流程包括以下几个部分： 1. 相变材料基液的筛选：通过10次重复实验，确定以3%甘露醇水溶液作为复合相变材料的主基液，该溶液的平均过冷度最小，相变潜热为319.5 J/g。 2. 成核剂的筛选与优化：在基液中添加不同类型的成核剂（硫酸钾、乙酸钠和六偏磷酸钠）及增稠剂聚丙烯酸钠（PAAS），研究其对相变材料过冷度、相变平台和放冷速率的影响。通过步冷实验和DSC（差示扫描量热仪）测试，筛选出能够完全消除过冷度的成核剂组合（0.5%硫酸钾、1%乙酸钠和1%六偏磷酸钠）。六偏磷酸钠对相变潜热的影响最小，仅降低了4.3%。 3. 增稠剂对相变材料性能的影响：通过添加不同浓度的PAAS（0～1%），研究其对相变材料热导率、相变平台和放冷速率的影响。实验结果表明，PAAS浓度从0增加到0.4%，相变平台延长了60%，而从0.4%增加到1%，相变平台缩短了25%。 4. 热循环实验：对四元相变材料进行50次和100次的热循环实验，测试其热稳定性。实验结果表明，该材料在经过多次循环后，相变温度、相变潜热和过冷度变化不大，显示出良好的热稳定性。
该研究成功开发了一种适用于–1～–3℃的复合相变材料，具有良好的相变潜热和热稳定性。研究通过优化成核剂和增稠剂的配比，有效消除了相变材料的过冷度，并通过增稠剂调控了相变平台和放冷速率。该材料在冷链物流领域具有广泛的应用前景，能够显著提高能源利用效率。
该研究不仅在科学上提供了关于低温相变材料的新见解，还通过优化成核剂和增稠剂的配比，解决了相变材料在实际应用中的过冷度和热稳定性问题。该材料在冷链物流、建筑节能和食品储藏等领域具有广泛的应用价值，能够显著提高能源利用效率，推动相关行业的技术进步。