復(fù)合相變材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種復(fù)合相變材料及其制備方法。以質(zhì)量百分比計(jì)，該復(fù)合相變材料包括：94～96％的赤蘚糖醇和4～6％的氧化石墨烯。包含氧化石墨烯的液體在增加界表面積的同時(shí)發(fā)揮了成核劑的作用，從而誘導(dǎo)包含赤蘚糖醇的液體異性成核，并誘導(dǎo)赤蘚糖醇在氧化石墨烯的表面形成類似赤蘚糖醇固體結(jié)構(gòu)的“晶種”，同時(shí)，氧化石墨烯使得赤蘚糖醇的自由度降低，從而使得復(fù)合相變材料的過冷度降低，此外，氧化石墨烯導(dǎo)熱材料含量過低易導(dǎo)致復(fù)合相變材料定形前的狀態(tài)就不穩(wěn)定，氧化石墨烯導(dǎo)熱材料含量過高易導(dǎo)致復(fù)合相變材料出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，因此，本申請(qǐng)的上述復(fù)合相變材料可以解決赤蘚糖醇基相變材料的過冷度高和導(dǎo)熱性能差的問題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
復(fù)合相變材料及其制備方法
本專利技術(shù)涉及相變材料
，具體而言，涉及一種復(fù)合相變材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
能源是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求日益增加。但是，傳統(tǒng)化石燃料的資源量有限，且在消耗化石能源的同時(shí)帶來了諸多的環(huán)境問題，因此，探索與研究新型能源材料已經(jīng)成為全球性的重要研究課題。近年來，相變材料作為一種新型環(huán)保儲(chǔ)熱材料，在能源利用研究中處于非?；钴S的研究領(lǐng)域，如在太陽能熱利用、電網(wǎng)調(diào)峰填谷、余熱回收和航空航天及電池?zé)峁芾淼阮I(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。赤蘚糖醇(ET)是一種中溫有機(jī)相變材料，具有無毒、不易燃、具有極高的熔化焓(約340.0J·g-1)和較好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具應(yīng)用前景的相變儲(chǔ)熱材料，可被用于太陽能熱利用和余(廢)熱回收等領(lǐng)域。然而，雖然赤蘚糖醇具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是也并不完美，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，赤蘚糖醇相變材料最突出的兩個(gè)缺陷是具有嚴(yán)重的過冷現(xiàn)象和較低的導(dǎo)熱性能，其過冷度達(dá)到了100℃以上。一方面過冷會(huì)使相變材料無法在預(yù)期溫度下進(jìn)行儲(chǔ)放熱過程，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)控溫失效的問題，因此，應(yīng)盡量消除赤蘚糖醇相變材料的過冷問題。另一方面導(dǎo)熱性能低會(huì)導(dǎo)致傳熱速率減慢，達(dá)不到理想的儲(chǔ)熱放熱狀態(tài)。因此，研究一種低過冷度且又能維持本身的大相變潛熱的赤蘚糖醇基相變材料具有重大應(yīng)用前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種復(fù)合相變材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的赤蘚糖醇基相變材料的過冷度高和導(dǎo)熱性能差的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種復(fù)合相變材料，以質(zhì)量百分比計(jì)，該復(fù)合相變材料包括：94～96％的赤蘚糖醇和4～6％的氧化石墨烯。進(jìn)一步地，上述氧化石墨烯和赤蘚糖醇的質(zhì)量比為1:16～1:20。進(jìn)一步地，上述復(fù)合相變材料的粒徑為100～400nm。根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提供了一種前述復(fù)合相變材料的制備方法，該制備方法包括：步驟S1，將包括赤蘚糖醇、氧化石墨烯與溶劑的物料進(jìn)行混合，得到混合物；步驟S2，將混合物進(jìn)行干燥后均質(zhì)，得到復(fù)合相變材料。進(jìn)一步地，上述步驟S1包括將物料進(jìn)行攪拌或超聲得到混合物，優(yōu)選超聲的頻率為50～200Hz，優(yōu)選超聲的時(shí)間為4～6h，優(yōu)選攪拌的轉(zhuǎn)速為800～1200r/min，優(yōu)選攪拌的時(shí)間為5～10h。進(jìn)一步地，上述氧化石墨烯的粒徑為300～600nm，優(yōu)選為300～400nm。進(jìn)一步地，上述溶劑選自水、甲醇、乙醇、丙酮中的任意一種或多種的組合。進(jìn)一步地，上述溶劑為乙醇和水的混合溶液，優(yōu)選混合溶液中的乙醇和水的體積比為2～6:1～3，進(jìn)一步優(yōu)選為3～6:1。進(jìn)一步地，上述均質(zhì)為研磨。進(jìn)一步地，上述干燥的溫度為50～100℃。應(yīng)用本專利技術(shù)的技術(shù)方案，氧化石墨烯為層狀結(jié)構(gòu)，且在層狀結(jié)構(gòu)的基面和邊緣含有大量的含氧官能團(tuán)，如羥基、羧基、環(huán)氧基，這些含氧官能團(tuán)的存在使得氧化石墨烯具有負(fù)電性，而赤蘚糖醇中含有大量的醇羥基，在復(fù)合相變材料的形成過程中，包含氧化石墨烯的液體在增加界表面積的同時(shí)發(fā)揮了成核劑的作用，從而誘導(dǎo)包含赤蘚糖醇的液體異性成核，即氧化石墨烯中的羥基基團(tuán)與赤蘚糖醇中的羥基形成氫鍵，并誘導(dǎo)赤蘚糖醇在氧化石墨烯的表面形成類似赤蘚糖醇固體結(jié)構(gòu)的“晶種”，同時(shí)，氧化石墨烯使得赤蘚糖醇的自由度降低，從而使得復(fù)合相變材料的過冷度降低，此外，氧化石墨烯導(dǎo)熱材料含量過低易導(dǎo)致復(fù)合相變材料定形前的狀態(tài)就不穩(wěn)定，氧化石墨烯導(dǎo)熱材料含量過高易導(dǎo)致復(fù)合相變材料出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，因此，本申請(qǐng)的上述復(fù)合相變材料可以解決赤蘚糖醇基相變材料的過冷度高和導(dǎo)熱性能差的問題。且氧化石墨烯是一種具有優(yōu)良導(dǎo)電性的材料，使得復(fù)合相變材料具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。附圖說明構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本專利技術(shù)的進(jìn)一步理解，本專利技術(shù)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本專利技術(shù)，并不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)的不當(dāng)限定。在附圖中：圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例1提供的ET/GO復(fù)合相變材料1以及ET相變材料的熱性能測(cè)試DSC曲線圖；圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例1、對(duì)比例1至3得到的相變材料的導(dǎo)熱性能圖；以及圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例1、對(duì)比例1至3得到的相變材料的定形測(cè)試圖。具體實(shí)施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本專利技術(shù)。如
技術(shù)介紹
所分析的，現(xiàn)有技術(shù)中存在赤蘚糖醇基相變材料的過冷度高和導(dǎo)熱性能差的問題，為解決該技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種復(fù)合相變材料及其制備方法。在本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種復(fù)合相變材料，以質(zhì)量百分比計(jì)，該復(fù)合相變材料包括：94～96％的赤蘚糖醇和4～6％的氧化石墨烯。氧化石墨烯為層狀結(jié)構(gòu)，且在層狀結(jié)構(gòu)的基面和邊緣含有大量的含氧官能團(tuán)，如羥基、羧基、環(huán)氧基，這些含氧官能團(tuán)的存在使得氧化石墨烯具有負(fù)電性，而赤蘚糖醇中含有大量的醇羥基，在復(fù)合相變材料的形成過程中，包含氧化石墨烯的液體在增加界表面積的同時(shí)發(fā)揮了成核劑的作用，從而誘導(dǎo)包含赤蘚糖醇的液體異性成核，即氧化石墨烯中的羥基基團(tuán)與赤蘚糖醇中的羥基形成氫鍵，并誘導(dǎo)赤蘚糖醇在氧化石墨烯的表面形成類似赤蘚糖醇固體結(jié)構(gòu)的“晶種”，同時(shí)，氧化石墨烯使得赤蘚糖醇的自由度降低，從而使得復(fù)合相變材料的過冷度降低，此外，氧化石墨烯導(dǎo)熱材料含量過低易導(dǎo)致復(fù)合相變材料定形前的狀態(tài)就不穩(wěn)定，氧化石墨烯導(dǎo)熱材料含量過高易導(dǎo)致復(fù)合相變材料出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，因此，本申請(qǐng)的上述復(fù)合相變材料可以解決赤蘚糖醇基相變材料的過冷度高和導(dǎo)熱性能差的問題。且氧化石墨烯是一種具有優(yōu)良導(dǎo)電性的材料，使得復(fù)合相變材料具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。為進(jìn)一步提高赤蘚糖醇和氧化石墨烯的上述協(xié)同作用效果，優(yōu)選氧化石墨烯和赤蘚糖醇的質(zhì)量比為1:16～1:20。為充分發(fā)揮復(fù)合相變材料的控溫和儲(chǔ)熱性能，從而使復(fù)合相變材料得到更廣泛的應(yīng)用，優(yōu)選上述復(fù)合相變材料的粒徑為100～400nm。在本申請(qǐng)的另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種前述復(fù)合相變材料的制備方法，該制備方法包括：步驟S1，將包括赤蘚糖醇、氧化石墨烯與溶劑的物料進(jìn)行混合，得到混合物；步驟S2，將混合物進(jìn)行干燥后均質(zhì)，得到復(fù)合相變材料。氧化石墨烯為層狀結(jié)構(gòu)，且在層狀結(jié)構(gòu)的基面和邊緣含有大量的含氧官能團(tuán)，如羥基、羧基、環(huán)氧基，這些含氧官能團(tuán)的存在使得氧化石墨烯具有負(fù)電性，而赤蘚糖醇中含有大量的醇羥基，在上述復(fù)合相變材料的形成過程中，先將固體狀的赤蘚糖醇、氧化石墨烯與溶劑混合形成均勻分散的混合物，以便赤蘚糖醇、氧化石墨烯能夠混合的更加均勻，從而使二者的官能團(tuán)更好的作用，進(jìn)而通過簡(jiǎn)單的干燥、均質(zhì)過程，就得到性能優(yōu)良的復(fù)合相變材料。具體地，包含氧化石墨烯的液體在增加界表面積的同時(shí)發(fā)揮了成核劑的作用，從而誘導(dǎo)包含赤蘚糖醇的液體異性成核，即氧化石墨烯中的羥基基團(tuán)與赤蘚糖醇中的羥基形成氫鍵，并誘導(dǎo)赤蘚糖醇在氧化石墨烯的表面形成類似赤蘚糖醇固體結(jié)構(gòu)的“晶種”，同時(shí)，氧化石墨烯本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種復(fù)合相變材料，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述復(fù)合相變材料包括：94～96％的赤蘚糖醇和4～6％的氧化石墨烯。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種復(fù)合相變材料，其特征在于，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述復(fù)合相變材料包括：94～96％的赤蘚糖醇和4～6％的氧化石墨烯。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合相變材料，其特征在于，所述氧化石墨烯和所述赤蘚糖醇的質(zhì)量比為1:16～1:20。


3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合相變材料，其特征在于，所述復(fù)合相變材料的粒徑為100～400nm。


4.一種權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述復(fù)合相變材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
步驟S1，將包括赤蘚糖醇、氧化石墨烯與溶劑的物料進(jìn)行混合，得到混合物；
步驟S2，將所述混合物進(jìn)行干燥后均質(zhì)，得到所述復(fù)合相變材料。


5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1包括將所述物料進(jìn)行攪拌或超聲得到所述混合物，優(yōu)選所述超聲的頻...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：舒梨，張正，郭華彬，詹世英，蔡惠群，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：銀隆新能源股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東;44