PEGAPS-SiO2O-CNTs导热增强相变材料的制备及性能_第1页
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文档简介

相变材料具有能量密度高、储能和能量释放的温度相对恒定的特点，在太阳能存储、建筑储能和调温纺织品等领域具有广泛的应用。聚乙二醇（PEG）是一种重要的有机相变材料，具有相变温度适宜、潜热容量大、无毒、蒸气压低、经过长期使用后仍具有较高的热化学稳定性等优良特性。然而，渗漏、导热系数低是PEG直接作为相变材料应用的主要缺点。本文通过溶胶-凝胶法合成PEG/APS-SiO2/O-CNTs复合相变储能材料。一方面，O-CNTs表面含有羧基、羟基等官能团，增加了表面电荷量，碳管间的静电斥力增强，强的静电斥力使碳管在溶液中的距离增大，碳纳米管之间就不易相互缠绕团聚在一起，可以增加在相变材料中的均匀分散性；另一方面，在溶胶-凝胶过程中引入硅烷偶联剂APS，制备过程中形成季铵盐，能够有效分散O-CNTs，同时，APS的氨基可与O-CNTs的表面羧基、羟基等含氧官能团形成分子间氢键，使得材料在反复相变过程中不出现O-CNTs的聚集，从而增加复合材料在实际应用中的稳定性和耐久性。这种方法无需添加助剂或者其他手段使O-CNTs分散，简化了制备工艺。摘要：以聚乙二醇（PEG）为相变材料，以3-氨丙基三乙氧基硅烷（APS）改性的二氧化硅（SiO2）为支撑材料，以氧化碳纳米管（O-CNTs）为导热增强材料，采用溶胶-凝胶法成功制备了PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强型复合相变材料。通过FTIR、XRD、SEM、DSC等对材料的结构和热性能进行了表征。当PEG质量分数为82.0%时，复合相变材料仍然具有良好的定形效果，熔化焓和结晶焓分别达到–134.2和126.6J/g，而且该材料具有很好的储热稳定性，300次热循环后，其熔化焓值仅变化3.3%。相比于纯PEG，添加了质量分数为0.60%O-CNTs的复合相变材料的导热增强率为28.1%，导热系数达到0.41W/(m∙K)。红外热成像结果表明，O-CNTs能够有效提高复合相变材料的储能和能量释放效率。结论以PEG为相变材料，以APS改性的SiO2为支撑材料，以O-CNTs为导热增强材料，通过溶胶-凝胶法合成了PEG/APS-SiO2/O-CNTs相变储能材料。PEG/APS-SiO2/O-CNTs中PEG质量分数达到82%仍然具有很好的定形稳定效果，FTIR分析表明，在PEG、APS-SiO2凝胶和O-CNTs之间只是物理上的复合，没有发生化学反应。XRD分析表明，复合材料结晶形态未受影响。PEG质量分数达到82%的复合相变材料（CM3）具有较高的熔化焓和结晶焓，分别达到–134.2、126.6J/g，同时材料具有很好的储热稳定性，300次热循环后，其熔化焓值仅变化3.3%。与纯的PEG相比，含O-CNTs质量分数为0.60%的PEG/APS-SiO2/O-CNTs（CM1）导热增强率为28.1%。热红外成像测试表明，O-CNTs有效提高了相变材料在实际应用过程中的储能和能量释放效率。因此

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