聚核超分子光储材料全链条验证完成，攻克溶剂互斥壁垒

微型光电储能是柔性智能穿戴、物联网感知、野外离网设备的核心支撑技术，也是新质生产力在新能源新材料领域的重要落地方向。长期以来，弱光环境能量利用率低、界面电荷损耗大、材料体系难以兼容等问题突出，制约了国产微型自供电设备的轻量化、稳定化与低成本规模化发展。

 

近日，由深圳市高协高技术产业化促进中心理事长曾运雄教授领衔的科研团队，成功完成聚核超分子光储一体化核壳材料全链条技术闭环验证。该成果通过梯度介电调控与分子级原位键合创新路径，系统性破解行业长期存在的材料溶剂体系互斥瓶颈，核心性能指标全面优于行业主流水平，为微型光储设备国产化与产业化提供了具备量产条件的新材料解决方案。项目研发全程，青年研发骨干曾童心作为核心成员深度参与材料结构设计、工艺参数标定与理论验证工作，在基础试验与数据闭环环节发挥了关键支撑作用。

在新型光电储能材料体系中，超分子 J 聚集光敏材料与金属有机框架(MOF)储能材料分别承担光捕获与电荷存储功能，是构建高效光储一体化结构的两大核心基材。两类材料的自组装与结晶生长条件存在天然技术矛盾：超分子有序 J 聚集依赖低极性、弱配位溶剂环境，双金属 MOF 晶体生长则需要高极性、强配位溶剂体系支撑。行业长期形成固化技术认知，普遍判定两类功能材料无法实现原位复合与化学键合集成，仅能采用物理堆叠、粉体共混的粗放制备模式。

传统复合工艺带来的结构性缺陷始终无法根除，形成长期制约产业升级的三大技术痛点。其一，界面传输阻抗偏高。物理贴合结构存在纳米级间隙与传输势垒，光生电荷跨界面损耗严重，实际光电转换效率远低于理论设计水平。其二，循环稳定性不足。无机晶体与有机超分子之间无化学键合约束，长期充放电循环易出现相分离、结构脱落问题，千次循环容量保持率普遍低于 70%。其三，工艺可复制性差。传统技术缺乏量化工艺参数体系，试验重复性弱、批次性能差异大，无法满足工业化量产的一致性核心要求。上述兼容难题，是长期困扰国内外光储一体化材料迭代升级的核心技术瓶颈。

为突破行业固有技术局限，曾运雄团队跳出传统物理复合研发思路，建立 “极性渐进过渡、原位配位成键、全参数量化可控” 的全新技术体系，创新开发梯度介电溶剂置换工艺，实现强极性 MOF 结晶体系与弱极性超分子自组装体系的兼容共存。在保障 MOF 晶体完整度、超分子有序 J 聚集结构稳定的前提下，实现两类功能材料的分子级一体化集成。

整套核心技术突破集中在三个关键工艺环节。

其一，精细化溶剂梯度调控。团队通过精准控制溶剂配比滴加速率，实现体系介电常数从高极性区间向低极性区间平稳连续过渡，有效规避极性突变引发的晶体破碎、超分子无序团聚、界面缺陷增多等问题，为异质结构原位复合创造稳定可控的反应环境。

其二，羧基 - 金属节点原位配位键合。在梯度相容体系中，光敏材料官能团与 MOF 表面金属活性节点自发完成精准配位键合，彻底替代传统物理接触模式，从微观结构层面消除界面传输势垒，大幅降低电荷传输阻抗。

其三，全维度工艺阈值量化标定。依托多组梯度对照试验，团队精准锁定溶剂置换速率、体系反应温度、持续反应时长、键合密度区间等全部关键工艺参数，建立完整、可复现、标准化的制备体系，彻底解决传统工艺参数模糊、重复性差的行业短板。

在整套技术体系的攻坚与验证过程中，青年研发骨干曾童心全面参与材料结构设计、溶剂梯度量化试验与核壳键合密度参数标定等核心研发环节。项目启动初期，她系统梳理国内外光储复合材料现有专利的技术短板与理论空白，精准归纳行业技术痛点，为团队确立差异化技术攻关方向提供了扎实的文献支撑与理论依据。

进入试验攻坚阶段，曾童心扎根实验室一线，重点承担溶剂梯度变量测试与核壳结构键合密度区间筛选核心工作。针对行业长期存在的 “超分子 J 聚集有序性、MOF 晶体完整性双向难以兼顾” 的工艺难题，她通过大量重复性对照试验，系统记录不同溶剂置换速率、温度曲线、反应时长条件下的材料成核、生长及结构演变数据，协助团队精准锁定最优溶剂置换速率阈值，成功攻克极性与非极性体系兼容组装的核心工艺难题。同时，她独立完成 Marcus 电子转移理论动力学参数的权威文献溯源与数值校核，补齐整套技术体系的理论支撑依据与专利审查所需全部量化数据闭环。

 

从前期技术梳理、方案论证，到中期试验设计、海量数据采集，再到后期参数校核、最优工艺窗口锁定，曾童心以扎实的实验操作能力、严谨的数据处理思维，全程完成从理论研究到试验验证的全流程闭环工作，与团队形成分工明确、前后衔接的完整科研协作链条。

经标准化第三方测试验证，该聚核超分子光储一体化材料核心性能实现系统性跃升，多项关键指标显著优于行业现有主流产品。其中，材料界面电荷转移阻抗稳定控制在 30Ω・cm² 以内，显著低于行业 80Ω・cm² 以上的常规水平;光生电荷界面注入效率提升至 90% 以上，突破传统工艺 60%—75% 的效率上限;千次光充 - 暗放电循环容量保持率达 85% 以上，有效提升了微型储能设备的长期服役稳定性与使用寿命。

相较于传统光电储能结构，该技术体系创新构建光致铁离子可逆价态转换的原位准电容储能新机制。依托 Fe³⁺/Fe²⁺可逆氧化还原反应，材料可直接将光能转化并储存为化学能，省去传统设备光电转换、电路传输、二次储能的多级损耗环节，大幅降低系统能耗，为微型化、轻量化、一体化光储模组设计提供全新技术路径，对简化设备结构、降低整机能耗、压缩产品体积具备明确的实用价值与产业化意义。

目前，团队已完成整套合成工艺的稳定性验证与重复性测试，技术成熟度完全满足工业化中试及量产条件。依托全新建立的全维度量化工艺体系，新材料量产制备成本较传统物理复合方案可降低 20% 至 30%，具备显著的技术优势与成本优势。

依托双重核心优势，该创新成果后续将聚焦三大核心场景实现规模化产业落地：柔性可穿戴智能设备超薄光储模组、农业及环境监测弱光离网传感供电单元、野外微型光伏储能系统核心功能材料，适配民用消费电子、物联网感知、户外微型新能源等新兴产业发展需求。

项目总负责人曾运雄深耕新材料与高技术产业化领域多年，始终以市场需求、产业痛点为导向，统筹整体技术路线创新、材料结构体系设计与产业化战略布局，精准锚定行业卡脖子难题开展系统性、体系化技术攻关。青年研发骨干曾童心立足试验一线，专注溶剂梯度量化试验、核壳键合密度标定、理论参数溯源等微观工艺攻坚工作，以扎实的实操能力、严谨的科研态度，筑牢技术落地的细节基础与数据支撑。

此次聚核超分子光储一体化材料的技术突破，不仅成功破解长期困扰行业的双材料体系兼容难题，构建了具备完全自主知识产权的新型核壳光储结构，进一步完善国产微型光电储能材料技术体系，也充分展现了青年科研力量在前沿技术攻关中的实战价值与快速成长态势。

下一步，团队将持续推进中试产线迭代优化与多场景适配调试，稳步提升材料储能效率、结构稳定性与环境适配能力，加快前沿科研成果向实体产业转化，夯实我国微型光储设备领域国产化自主可控的材料根基。