摘要
随着化石燃料的急剧消耗和现代工业的飞速发展，开发应用于能源转换和储存的新技术和新材料迫在眉睫。相变材料是一种重要的热能存储与转换材料，有助于解决能源在时间及空间供需不匹配等问题，在太阳能热利用、工业余热回收、电子器件热管理等领域受到广泛关注和研究。在目前研究的相变材料中，以聚乙二醇(PEG)为代表的有机相变材料因其物理化学性质稳定、过冷度小、无相分离、无腐蚀等优势而显示出巨大的应用潜力。然而，有机相变材料所存在一些缺陷限制了其实际应用，如熔融泄漏、导热系数低和光-热转换效率低等。因此，本论文通过结构设计，运用多孔基体封装和化学接枝法制备了一系列结构稳定的新型多孔碳协同强化的复合相变材料，并对其综合性能进行了分析。具体研究内容如下： （1）为了开发具有优异光-热转换性能的复合相变材料，本研究以制备工艺简单、环境友好的新型光催化半导体材料石墨相氮化碳和氧化石墨烯为原料，设计制备了一种结构规整的新型多孔气凝胶，并以此为基体封装PEG制备复合相变材料。所得复合相变材料具有良好的抗泄漏能力、较高的相变焓值(165~173J/g)和优异的热稳定性，其光-热转换效率高达90.33%。 （2）为了降低相变材料的成本，简化制备工艺，本研究以低成本、来源丰富的生物质材料豌豆粉作为多孔碳源，添加改性二维纳米片层氮化硼协同增强导热性能，利用简便、绿色工艺制备了豌豆粉/h-BN双导热基碳气凝胶，并以其为支撑基体对PEG进行封装。复合相变材料能够吸附98.61wt%的PEG，具有优异的储热性能，焓值高达174.04J/g，热导率可提升至0.58W/(m·K)，具有优异的形状稳定性及控温性能。 （3）为了开发阻燃功能型高导热复合相变材料，本研究通过导热系数高、机械性能优异的氧化石墨烯(GO)和具有高阻燃效率的十溴二苯乙烷协同作用，利用化学接枝和物理共混制备了一种新型复合相变材料。其相变焓在131.21~162.18J/g范围内，导热系数可达0.453W/(m·K)，复合相变材料的热释放峰值速率低至84.88kW/cm2，纯PEG的热释放峰值速率为388.31kW/cm2，防火性能得到显著提升，且经过400次热循环后，其焓值保有率仍高达98.99%，表现出优异的热循环稳定性。
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