[發明專利]一種具有取向導熱特性的石墨烯氣凝膠相變復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201911332339.0
• 申請日: 2019-12-22
• 公開（公告）號: CN111072318B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張東;李辰
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B26/26
• 分類號: C04B26/26
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 顧艷哲

本發明涉及一種具有取向導熱特性的石墨烯氣凝膠相變復合材料及其制備方法，該方法包括：將氧化石墨烯溶液與膨脹石墨混合形成均勻的分散液，將分散液置于液氮氛圍中冷凍，獲得含冰的GO/EG各向異性混合水凝膠；將含冰的GO/EG各向異性混合水凝膠在凍干機中凍干，得到GO/EG各向異性氣凝膠；將GO/EG各向異性氣凝膠置于烘箱中加熱，得到rGO/EG各向異性混合氣凝膠；將rGO/EG各向異性混合氣凝膠放入熔化的石蠟中，待石蠟吸附至飽和，自然冷卻，即得到rGO/EG混合氣凝膠相變復合材料，得到的石墨烯氣凝膠相變復合材料具有取向導熱性能及良好穩定性。

技術領域

本發明涉及儲能以及定向導熱技術領域，具體涉及一種具有取向導熱特性的石墨烯氣凝膠相變復合材料及其制備方法。

背景技術

能源問題是21世紀人類面臨的重大問題，人類生產生活的每個方面都離不開能源。同時，隨著世界經濟的快速發展，人類對能源的需求越來越高。而地球上的能源是有限的，所以蓄熱節能材料對能源的合理利用和節約就顯得越來越有實際意義。熱能存儲系統的出現，不僅有利于減少對化石燃料的依賴，而且有助于能源的高效和良性地使用。在該系統里，熱能可以以顯熱和潛熱的方式進行存儲。相比于顯熱存儲，潛熱存儲所需要的材料相對體積更小。因此潛熱儲能受到了更多的關注。潛熱儲熱又稱相變儲熱。相變材料在相變過程中能吸收和釋放大量的相變潛熱，被廣泛應用于熱能存儲和溫度控制領域。按物質屬性的不同，相變材料可分為無機相變材料和有機相變材料。有機相變材料具有高相變潛熱、過冷度小、無相分離等優點，得到廣泛的應用，但有機相變材料存在熱導率小、易泄漏和無法滿足定向導熱等問題，如今已經提出了不同的解決方案來克服這些問題。

針對相變材料的熱導率低的問題，最為廣泛的解決方法為增加熱導材料。例如金屬粉末、碳材料或者無機材料，另外制備三維導熱網絡結構，將相變材料浸入到導熱網絡中，亦可以有效的提高相變材料的導熱性能。最后，相變材料以微膠囊的形式與熱導率高的多孔材料復合，也可提高相變材料熱導率并且達到對相變材料進一步封裝的目的。

作為導熱增強相材料，碳材料應用最為廣泛。由于不同種類碳材料的真密度差別不大，各種碳材料在實際應用中各有優勢。總之，具有更高縱橫比的碳添加劑具有更好的導熱增強效果。膨脹石墨(Expanded graphite,EG)由天然鱗片石墨制成，表現出比鱗片狀石墨更好的熱性能。但若將EG直接與相變材料復合，二者只是簡單的物理混合，相變材料可能會發生泄露。

專利CN 110205100 A公開了一種基于還原氧化石墨烯/膨脹石墨混合氣凝膠相變復合材料及其制備方法，然而該復合材料采用的是水熱法，通過高溫高壓使得氧化石墨烯實現自組裝，制備從而得到各向同性的混合氣凝膠，性能達不到高標準使用要求。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題而提供一種具有取向導熱性能以及穩定性良好的還原氧化石墨烯/膨脹石墨氣凝膠相變復合材料及其制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種具有取向導熱特性的石墨烯氣凝膠相變復合材料的制備方法，該方法包括：

將氧化石墨烯溶液與膨脹石墨混合形成均勻的分散液，將分散液置于液氮氛圍中冷凍，獲得含冰的GO/EG各向異性混合水凝膠；

將含冰的GO/EG各向異性混合水凝膠在凍干機中凍干，得到GO/EG各向異性氣凝膠；

將GO/EG各向異性氣凝膠置于烘箱中加熱，得到rGO/EG各向異性混合氣凝膠；

將rGO/EG各向異性混合氣凝膠放入熔化的石蠟中，待石蠟吸附至飽和，自然冷卻，即得到rGO/EG混合氣凝膠相變復合材料。