石墨烯相變材料論(編輯修改稿)
2025-02-02 19:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 過(guò)連續(xù)冷熱循環(huán)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合相變材料的儲(chǔ)熱 /放熱時(shí)間比純硬脂酸縮短，相變溫度和相變潛熱變化較小，表明硬脂酸 /氧化石墨烯復(fù)合相變材料具有良好的熱穩(wěn)定性和兼容性。因此，通過(guò)此方法一方面將硬脂酸局限在片層結(jié)構(gòu)中，解決了相變過(guò)程中的滲出泄露問(wèn)題；另一方面，利用氧化石墨烯良好的熱傳導(dǎo)性提高復(fù)合相變材料的傳熱效率，彌補(bǔ)了硬脂酸在導(dǎo)熱、換熱方面的缺陷。 10月 12日到 10月 16日，在上海舉辦的中國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)上，四川大學(xué)高分子材料科學(xué)與工程學(xué)院 亓 國(guó)強(qiáng)等人 提出了他們的最新成果： 聚乙二醇 /氧化石墨烯定型相變儲(chǔ)能材料的制備與性能研究 ，研究發(fā)現(xiàn) 聚乙二醇（ PEG）是一種性能優(yōu)良的固 液相變儲(chǔ)能材料。相變過(guò)程中會(huì)發(fā)生熔體流動(dòng)泄露，故需要對(duì)其進(jìn)行封裝，但封裝又會(huì)降低其熱導(dǎo)率，影響工作效率，增加成本。因而加入另一種物質(zhì)作為支撐定型材料，制備復(fù)合定型相變材料成為另一種選擇。但通常過(guò)高的添加量會(huì)嚴(yán)重影響材料的儲(chǔ)能性能。 于是 通過(guò)向 PEG 中加入氧化石墨烯（ GO）作為定型支撐材料，用溶液 共混法在 GO 含量?jī)H為 8%時(shí)成功制備了 PEG/GO 定型相變儲(chǔ)能材料。該材料在超過(guò)熔點(diǎn)一倍時(shí)仍保持形狀穩(wěn)定。 GO 的加入對(duì)相變材料熔點(diǎn)基本沒(méi)有影響，但在低含量下促進(jìn)結(jié)晶，當(dāng)含量高于 4wt%時(shí)阻礙結(jié)晶的進(jìn)行。相變潛熱隨 GO 含量的提升有所下降，但在能維持材料定型的最低含量（ 8wt%）時(shí)，仍高達(dá) 135 J/g，可以有效應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域。該材料在經(jīng)歷 200 次升降溫循環(huán)后，相變溫度和相變潛熱變化不大，較穩(wěn)定，具有良好的可重復(fù)使用性 。 ，來(lái)自于加州大學(xué)河濱分校，加利福尼亞大學(xué)的 Pradyumna Goli, Stanislav Legedza, Aditya Dhar 等人一直在進(jìn)行關(guān)于鋰電池的研究。鋰電池在在移動(dòng)通訊和交通動(dòng)力中扮演著重要角色，但是由于其自身的自加熱作用使得使用壽命大大縮短，為了解決這一問(wèn)題，學(xué)者們經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鋰電池的可靠性通過(guò)將石墨烯作為填充材料能夠大大的改善。傳統(tǒng)的熱管理電池由于其相位只在一個(gè)很小的溫度范圍內(nèi)變化，減小了電池內(nèi)溫度的上升，故只能依賴(lài)于潛在的儲(chǔ)熱能。而將石墨烯摻入碳?xì)浠衔锵嘧儾牧现锌梢詫⑵鋵?dǎo)電能力提高到原來(lái)的兩個(gè)數(shù)量級(jí)倍，同時(shí)還保持潛儲(chǔ)熱能力。 顯熱 潛熱相結(jié)合的熱傳導(dǎo)組合能夠大大地減少鋰電池內(nèi)部溫度的上升。儲(chǔ)熱 熱傳導(dǎo)的方法即將在鋰電池和其他類(lèi)型電池的熱管理領(lǐng)域引領(lǐng)一場(chǎng)變革。 4月 24日來(lái)自于首爾崇實(shí)大學(xué)工學(xué)院建筑系的 Sumin Kim a, Lawrence T. Drzal b等人研制出了一種具有高導(dǎo)電性和高儲(chǔ)熱能力的相變材料。使用剝離的石墨烯納米片，石墨烯相變材料可以提高在液晶中的高導(dǎo)電性，熱穩(wěn)定性以及潛儲(chǔ)熱能力。在掃描電子顯微鏡顯示下，石墨烯相變材料均勻分布在液晶中，而良好的均勻分布意味著高導(dǎo)電能力。石墨烯復(fù)合相變材料的熱穩(wěn) 定能力在石墨烯內(nèi)部結(jié)構(gòu)的幫助下得到提升。而且，由于相變材料的電熱穩(wěn)定性，石墨烯復(fù)合相變材料具備了可持續(xù)再生能力。石墨烯相變復(fù)合材料在差示掃描熱量法的熱曲線中有兩個(gè)峰，第一次在固 固過(guò)渡階段，溫度較低，峰顯示為 ；第二次是固 液相變階段時(shí)溫度較高，峰顯示為 。石墨烯可以在保有其潛儲(chǔ)熱能力的情況下提高材料的熱穩(wěn)定性。相變材料具有高儲(chǔ)熱，低成本，無(wú)毒和無(wú)腐蝕性等特點(diǎn)而具有美好的前景。最近，一些無(wú)機(jī)，有機(jī)以及它們的混合物正在被應(yīng)用于相變材料中，成為熱門(mén)的研究課題。 10. Fazel Yavari等人在 2022年也就石墨烯作為改性添加劑改良十八醇相變材料在《 Physical chemistry》上發(fā)表了文章。和很多有機(jī)相變材料一樣，十八醇也具有熱導(dǎo)率低，換熱性能差，以及存在泄漏問(wèn)題等缺點(diǎn)。 Fazel Yavari等人的研究表明，由于石墨烯低密度、高導(dǎo)熱的特點(diǎn)，添加很低含量的石墨烯，就可以達(dá)到顯著提高熱導(dǎo)率、改良十八醇的目的。然而由于部分相變材料分子被限制在石墨烯層間空隙中，在工作溫度范圍并沒(méi)有發(fā)生相變，從而使加入石墨烯后的復(fù)合材料的相變焓低于原相變材料，造成儲(chǔ)熱能力的損失。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)石墨烯含量（質(zhì)量 分?jǐn)?shù)）達(dá)到 4%時(shí)，材料的熱導(dǎo)率增加到原來(lái)的 ，此時(shí)其相變焓只降低了 %。而如果用銀納米線代替石墨烯，要達(dá)到同等的熱導(dǎo)率，需要使其含量達(dá)到 45%，并帶來(lái)高達(dá) 50%的相變焓損失。綜合實(shí)驗(yàn)表明，相比于其它微型添加材料，石墨烯能在不造
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