[發明專利]一種單疇水合無機鹽相變材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210286634.2
• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114539984B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 林鵬程;駱瀅瀅;喬駿鵬;何智鋒;劉駿;陳穎
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 徐州千秋知識產權代理事務所(普通合伙) 32556
• 代理人: 周敏

本發明公開了一種單疇水合無機鹽相變材料及其制備方法，具體是：對水性膠體施加直流電場，使水性膠體中的納米顆粒呈現均一取向，將該均一取向的膠體流經液氮管道，使膠體中的納米顆粒固化定型，再經冷凍干燥得到具有均一取向的納米顆粒氣凝膠；對納米顆粒氣凝膠進行等離子化表面極化和聚酰亞胺噴涂，在氣凝膠表面形成錨定層；將各向同性的無機鹽溶液灌裝至表面錨定有聚酰亞胺的氣凝膠中，真空脫泡，得到無機鹽溶液@納米顆粒氣凝膠，然后在溫度梯度場和移動式超聲波的聯合誘導下無機鹽溶液緩慢結晶，得到取向均一的單疇水合無機鹽相變材料。本發明制得的取向均一的單疇水合無機鹽相變材料，能夠提高相變材料的熱導率和相變焓值。

技術領域

本發明涉及相變材料技術領域，具體涉及一種單疇水合無機鹽相變材料及其制備方法。

背景技術

相變材料因其儲存和釋放潛熱以達到節能和熱控制目的而受到廣泛關注。相變材料儲存和釋放熱能的能力促使研究人員將其應用于多種領域，如光伏(PV)板、熱電發電機、建筑空調、空氣和水加熱系統、熱交換器、脫鹽太陽能蒸餾器、紡織品、電子設備和電池的熱管理以及食品包裝等。從種類上來說，相變材料主要分為有機相變材料和無機相變材料。無機相變材料中的水合無機鹽具有成本低、來源廣泛等特點，使其在應用過程中具有顯著的優勢。然而，和無機相變材料中的金屬相比，導熱系數低在一定程度上限制了其使用。以往主要通過向水合無機鹽中添加高導熱性納米顆粒來提高其熱導率。但大部分導熱填料的加入會相對降低無機水合鹽相變材料焓值，同時增大了使用成本。因此需要開發一種低成本的方法既能提高水合無機鹽的熱導率又能提高其焓值。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種單疇水合無機鹽相變材料的制備方法，既能提高相變材料的熱導率又能提高其焓值。

本發明的目的之二是提供由上述制備方法制得的單疇水合無機鹽相變材料。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種單疇水合無機鹽相變材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：在直流電場中對水性膠體施加100V～10000V直流電場，使水性膠體中的納米顆粒呈現均一的取向；

步驟2：將步驟1中均一取向的膠體以穩定的速度流經液氮管道，使膠體中的納米顆粒固化定型，再經冷凍干燥得到具有均一取向的納米顆粒氣凝膠；

步驟3：采用等離子化對步驟2中的納米顆粒氣凝膠進行表面極化產生含氧基團，再采用聚酰亞胺溶液對納米顆粒氣凝膠進行表面噴涂，使聚酰亞胺與氧原子結合，在納米顆粒氣凝膠表面形成錨定層；

步驟4：將水合無機鹽晶體加熱熔化得到各向同性的無機鹽溶液，然后將無機鹽溶液灌裝至表面錨定有聚酰亞胺的納米顆粒氣凝膠中，真空脫泡，得到無機鹽溶液@納米顆粒氣凝膠；

步驟5：將無機鹽溶液@納米顆粒氣凝膠置于一定的溫度梯度場下，采用移動式超聲儀從溫度梯度場的高溫段開始緩慢地移動通過無機鹽溶液@納米顆粒氣凝膠，至溫度梯度場的低溫段結束，高溫段溫度是60℃～100℃，低溫段溫度是0℃～40℃，溫差56℃～100℃，無機鹽溶液在溫度梯度場和移動式超聲波的聯合誘導下緩慢結晶，得到取向均一的單疇水合無機鹽相變材料。

優選的，步驟1中，所述水性膠體為氧化石墨烯水性膠體、磷酸鋯水性膠體、氮化硼水性膠體中的任意一種或者幾種混合。

優選的，步驟1中，所述水性膠體中納米顆粒的質量濃度為0.1％～10％。

優選的，步驟2中，所述液氮管道的內徑為0.1cm～10cm，流經時間為15～30分鐘。

優選的，步驟3中，所述等離子化表面極化的功率為200W～8000W，處理時間為10～60分鐘。

優選的，步驟3中，所述聚酰亞胺溶液質量濃度為1％～5％，噴涂時間為1～5分鐘。