摘要
近年来，随着电力、电子、航天军工等高能耗产业快速发展，电子器件趋于集成化、高频化，所产生的热量也急剧上升，较高的热量会影响电子器件的工作性能甚至造成损坏，因此，迫切需要开发高性能的热管理材料。相变储能材料作为一种新型热管理材料，能够通过可逆的融化和凝固过程实现热量的储存与释放，能够满足周期性、大功率电子器件的热管理需求。但相变储能材料存在两个缺点——热导率低和热循环中易泄露，这严重阻碍了相变储能材料的实际应用。为解决上述问题，本文采用冰模板法和高温热处理法制备了三维石墨烯气凝胶，随后通过真空加压浸渍技术将石蜡浸入石墨烯气凝胶中获得高导热石墨烯/石蜡相变复合材料，进一步提出磁控溅射和电镀两种封装策略，用于解决相变材料的泄露问题，并通过一系列表征对其形貌变化、导热性能、储热性能、形状稳定性、热控性能等进行研究。主要研究内容及结论： （1）采用冷冻干燥技术和石墨化处理制备三维石墨烯气凝胶，并通过真空加压浸渍技术制备石墨烯/石蜡相变复合材料（CPCM）。利用三维石墨烯气凝胶和磁控溅射形成的均匀且致密的纳米铜壳实现了对石蜡的耦合封装，制得铜壳/石墨烯/石蜡相变复合材料（Cu/CPCM）。通过不同的表征方法研究磁控溅射前后样品的导热性能、储热性能、形状稳定性和循环性能等。致密的铜壳包覆了气凝胶边缘的开放孔，所获得的Cu/CPCM的泄漏率远远低于CPCM。同时，热导率和相变潜热可分别达到1.22 W·m-1·K-1和195.8 J·g-1。这项工作为开发零泄漏和高储热密度的相变复合材料提供了新思路。 （2）以铜壳/石墨烯/石蜡相变复合材料为研究材料，利用直流电源电镀技术制备相变复合材料。通过电镀使铜原子进一步沉积，外层铜壳不断增厚，得到电镀铜壳/石墨烯/石蜡相变复合材料（E-n，n为电镀时间）。E-10的热导率相比石蜡（PW）提高了110.8%。由于增厚铜壳的存在，E-40相比于Cu/CPCM和E-10具有更好的形状稳定性，此外，热控实验表明，E-10 在电子设备的热管理方面显示出良好的应用潜力。
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