[發明專利]氧化石墨烯/銀粒子復合強化的石蠟型相變儲能材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811004020.0
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109021932A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 張平;袁朋;魏顯猛;冼耀琪;姜雄;楊道國
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 王華

本發明公開了一種氧化石墨烯/銀粒子復合強化的石蠟型相變儲能材料及其制備方法。該方法將銀粒子及石墨烯作為填充材料加入到石蠟基體中，組合增強材料內部的導熱性能；通過偶聯劑對氧化石墨烯進行改性，提高它們在基體材料中的分散性；并采用真空攪拌干燥法使石墨烯和納米銀顆粒能均勻分散在基體材料中，解決普通混合的團聚沉降問題。該方法制備的復合熱界面材料廣泛用于能源工業、電子工業、航天技術等相關領域中。

技術領域

本發明涉及一種氧化石墨烯/銀粒子復合強化的石蠟型相變儲能材料及其制備方法，屬于固-液復合相變材料制備領域。

背景技術

固液相變材料由于具有高潛熱和相變過程中恒定的相變溫度等優點，可以很好地實現能量的儲存和利用，并已廣泛應用于電子散熱，建筑節能和太陽能利用等領域。石蠟作為一種常用的有機相變材料，主要由直鏈烷烴組成，具有熱化學穩定、腐蝕性低、成本低等優點。然而，較低的導熱系數在很大程度上限制了其在熱能儲存領域的應用。為了提高石蠟的導熱系數，研究者們提出了許多方法，并指出添加高熱導率的納米填料是一種有效的方法。Li等人研究了正十八烷/銅納米復合材料的熱性能，當銅納米粒子加入到正十八烷中時，正十八烷的導熱系數增加14％(Li,Z.,et al.,Applied Energy,2017.206:p.1147-1157.)。Lin等人在正二十烷基體中加入低維材料氮化硼納米片和氮化硼納米管，并觀察到其導熱系數的大幅增加(Lin,C.and Z.Rao,Applied Thermal Engineering,2017.110:p.1411-1419)。特有的二維蜂窩結構為石墨烯提供了大的比表面積和極高的平面內熱導率，使得石墨烯成為構成納米復合材料的最佳納米填料之一。將石墨烯和石墨烯氧化物與石蠟混合被證明是提高石蠟TC的可靠方法。Mehrali等通過浸漬法將石蠟作為相變材料加入到多孔氧化石墨烯中，并觀察到復合熱界面材料的熱導率的提高了0.68W m^-1K^-1(Mehrali,M.,et al.,Energy Conversion and Management,2013.67:p.275-282.)。Babaei等通過分子動力學方法研究了石墨烯/石蠟納米復合材料的熱性能，表明復合材料的導熱系數比純固體增加了87％(Babaei,H.,P.Keblinski and J.M.Khodadadi,International Journal of Heat and Mass Transfer,2013.58(1-2):p.209-216.)。

雖然已經證明石墨烯具有超高熱導率并且可以極大程度上改善納米復合材料的導熱系數，但是它們的性質受到與接觸基底的界面處的高界面熱阻的限制。研究表明，界面熱阻主要是由接觸材料之間的弱界面結合和聲子振動不匹配引起的。研究人員已經提出了化學處理方法來對界面進行改性，以此來降低石墨烯和基質之間的界面熱阻。同時表面改性也能有效改提高石墨烯在有機材料中的分散性，解決其易團聚問題。改性石墨烯已被證明是填充石蠟基質的可靠添加劑，用于納米復合材料導熱系數的增強。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氧化石墨烯/銀粒子復合強化的石蠟型相變儲能材料及其制備方法，通過化學改性可增強石墨烯在石蠟基體中的分散，同時有效地將石墨烯、納米銀粒子的高導熱性能相結合，可有效提高石蠟性相變儲能材料的導熱系數，并改變復合相變材料的相變溫度。

實現本發明目的所采用的技術解決方案如下：

一種氧化石墨烯/銀粒子復合強化的石蠟型相變材料，以重量份計，其組分組成為：

優選的，所述的石蠟的分子式為C_nH_2n+2(n＝18-30)，分子量為14n+2，熔點為47～64℃。

優選的，所述的偶聯劑為硅烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑。

優選的，所述的氧化石墨烯以石墨為原料，高錳酸鉀和濃硫酸為氧化劑，利用改進的Hummers液相氧化法制備。