[發(fā)明專利]具有調(diào)溫功能的高分子復(fù)合納米材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910107077.8
• 申請(qǐng)日: 2009-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN101880452A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王依海;孫蓉;賴茂柏;吳曉琳;于淑會(huì);杜如虛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C08L75/04
• 分類號(hào): C08L75/04;C08K5/101;C08K5/09;C08K9/04;C08K3/36;C08K3/26;C08J9/00
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 曾旻輝

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種復(fù)合納米材料及其制備方法，尤其是涉及一種具有調(diào)溫功能的高分子復(fù)合納米材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】

以納米(10^-9m)材料為代表的小尺度新材料，因?yàn)榫邆洳煌趥鹘y(tǒng)材料的性能，在諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。納米材料可分為納米相材料和納米復(fù)合材料：納米相材料是指分散的納米顆粒，又稱納米晶體；納米復(fù)合材料是包含了納米顆粒與納米顆粒復(fù)合、納米顆粒與較大尺度塊體復(fù)合以及復(fù)合納米薄膜等。通過設(shè)計(jì)，將選定納米顆粒或者納米結(jié)構(gòu)作為添加成分，與高分子材料基體復(fù)合，會(huì)為高分子材料帶來性能上的增強(qiáng)和優(yōu)化。隨著納米材料研究的深入，人們對(duì)于納米材料的特殊性能發(fā)揮于各種實(shí)用領(lǐng)域擁有很高期待。

在能源領(lǐng)域，納米材料與能源相關(guān)的研究包括：儲(chǔ)能、能量轉(zhuǎn)化、改進(jìn)制造工藝(通過節(jié)省原材料和提高速率)、節(jié)能、可再生能源的開發(fā)等。例如，在節(jié)能方面，利用納米技術(shù)可以提供更好的絕熱材料、發(fā)展效率更高的照明和燃燒體系、運(yùn)輸部門可以使用更輕卻更堅(jiān)固的材料。

在環(huán)境領(lǐng)域，納米材料具有極高的比表面積，本身還有許多特殊性質(zhì)，作為化學(xué)催化劑的研究已經(jīng)在燃料電池、光催化反應(yīng)、有機(jī)合成反應(yīng)等領(lǐng)域展開。而納米材料在廢水處理、空氣凈化等方面的應(yīng)用也未被忽視。

另一方面，隨著當(dāng)今環(huán)境和能源問題被日益關(guān)注，綠色節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展的理念深入人心，具有調(diào)溫功能的相變儲(chǔ)能材料以其獨(dú)特的性質(zhì)在新型節(jié)能材料領(lǐng)域成為又一個(gè)極有應(yīng)用潛力的熱點(diǎn)。相變儲(chǔ)能材料(Phase?Change?Materials，PCM)是利用相變物質(zhì)在溫度高于相變點(diǎn)時(shí)吸收熱量而發(fā)生相變(熔化吸熱過程)，當(dāng)溫度下降至相變點(diǎn)以下時(shí)，發(fā)生逆向相變(凝固放熱過程)進(jìn)行工作的。在相變區(qū)間內(nèi)，相變儲(chǔ)能材料能夠吸收(或放出)熱量，使其溫度不再升高(或降低)或升高(或降低)較少，其相結(jié)構(gòu)的變化是可逆的，所以可以循環(huán)使用。研究表明，應(yīng)用相變儲(chǔ)能材料調(diào)控溫度有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)簡(jiǎn)單的配置，不必要成套的管路裝置和設(shè)備；(2)管理和維護(hù)簡(jiǎn)便，方便使用；(3)可充分利用太陽(yáng)能和廢熱(冷)，有顯著的節(jié)能效率；(4)在大規(guī)模推廣前提下，價(jià)格會(huì)相當(dāng)便宜。相變儲(chǔ)能材料的研究一直是備受材料科學(xué)領(lǐng)域研究者的關(guān)注，針對(duì)其進(jìn)行的各類研究涉及的內(nèi)容十分廣泛。美國(guó)的Mavleous和Desy利用相變材料制成了具有加熱背墊的衣服。美國(guó)的Outlast公司在紡織品中使用了這類材料，用于生產(chǎn)特種調(diào)溫服裝和床上用品，日本的大和公司也研制了調(diào)節(jié)冷熱功能的服裝，令穿著者感覺舒適。在被動(dòng)式太陽(yáng)能房領(lǐng)域，Dr.Maria?Telkes和她的同行們做了大量工作。這項(xiàng)工作最早開展于二戰(zhàn)后，Dr.Maria?Telkes，Dr.G.A.Lane等系統(tǒng)研究了多種備選材料的理化性能和制備方案，并在馬薩諸塞州建立了世界上第一座太陽(yáng)能暖房。1983年，Dr.G.A.Lane主編并出版了《太陽(yáng)能存儲(chǔ)：潛熱材料》(Solar?heat?storage：latent?heat?material)，對(duì)這一領(lǐng)域以前的工作作出歸納總結(jié)。上世紀(jì)六十年代后，隨著載人空間技術(shù)的飛躍發(fā)展，美國(guó)國(guó)家航空和宇宙航行局(NASA)大力發(fā)展了相變儲(chǔ)能材料的熱控技術(shù)。在阿波羅15號(hào)(The?Apollo?15?Lunar?Rover?Vehicle)中，這種新材料已經(jīng)被成功地應(yīng)用于信號(hào)處理單元、驅(qū)動(dòng)控制電子器件和月球通訊中繼單元，Apollo?15飛行中產(chǎn)生的熱被相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存，在兩次飛行間隙通過輻射方式散向空間。空間實(shí)驗(yàn)室(The?Skylab)SL-1采用了相變儲(chǔ)能材料以防止液體循環(huán)輻射器系統(tǒng)中返回液體溫度的過度變化。70年代早期，日本三菱公司和東京電力公司聯(lián)合進(jìn)行了用于采暖和制冷系統(tǒng)的調(diào)溫儲(chǔ)能材料的研究。德國(guó)材料學(xué)家Krichel的興趣則更傾向于基礎(chǔ)理論的研究和基本數(shù)據(jù)的測(cè)量，并提出了若干種材料最適合在100℃以下使用。德國(guó)的西門子公司還研究了相變儲(chǔ)能材料在多孔陶瓷材料中的應(yīng)用。上個(gè)世紀(jì)九十年代后，研究者發(fā)現(xiàn)，小尺度分散的材料被封裝入連續(xù)相基質(zhì)中，能量傳遞的效率雖比表面積的大幅增大而增大，而對(duì)基質(zhì)本體的機(jī)械性能影響很小。這一優(yōu)勢(shì)對(duì)于調(diào)溫儲(chǔ)能材料的實(shí)際應(yīng)用具有根本性的影響，相關(guān)研究工作在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用領(lǐng)域再次成為焦點(diǎn)，取得了一系列重要成果。