[发明专利]氧化石墨烯/银粒子复合强化的石蜡型相变储能材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯/银粒子复合强化的石蜡型相变储能材料及其制备方法。该方法将银粒子及石墨烯作为填充材料加入到石蜡基体中，组合增强材料内部的导热性能；通过偶联剂对氧化石墨烯进行改性，提高它们在基体材料中的分散性；并采用真空搅拌干燥法使石墨烯和纳米银颗粒能均匀分散在基体材料中，解决普通混合的团聚沉降问题。该方法制备的复合热界面材料广泛用于能源工业、电子工业、航天技术等相关领域中。

技术领域

本发明涉及一种氧化石墨烯/银粒子复合强化的石蜡型相变储能材料及其制备方法，属于固-液复合相变材料制备领域。

背景技术

固液相变材料由于具有高潜热和相变过程中恒定的相变温度等优点，可以很好地实现能量的储存和利用，并已广泛应用于电子散热，建筑节能和太阳能利用等领域。石蜡作为一种常用的有机相变材料，主要由直链烷烃组成，具有热化学稳定、腐蚀性低、成本低等优点。然而，较低的导热系数在很大程度上限制了其在热能储存领域的应用。为了提高石蜡的导热系数，研究者们提出了许多方法，并指出添加高热导率的纳米填料是一种有效的方法。Li等人研究了正十八烷/铜纳米复合材料的热性能，当铜纳米粒子加入到正十八烷中时，正十八烷的导热系数增加14％(Li,Z.,et al.,Applied Energy,2017.206:p.1147-1157.)。Lin等人在正二十烷基体中加入低维材料氮化硼纳米片和氮化硼纳米管，并观察到其导热系数的大幅增加(Lin,C.and Z.Rao,Applied Thermal Engineering,2017.110:p.1411-1419)。特有的二维蜂窝结构为石墨烯提供了大的比表面积和极高的平面内热导率，使得石墨烯成为构成纳米复合材料的最佳纳米填料之一。将石墨烯和石墨烯氧化物与石蜡混合被证明是提高石蜡TC的可靠方法。Mehrali等通过浸渍法将石蜡作为相变材料加入到多孔氧化石墨烯中，并观察到复合热界面材料的热导率的提高了0.68W m^-1K^-1(Mehrali,M.,et al.,Energy Conversion and Management,2013.67:p.275-282.)。Babaei等通过分子动力学方法研究了石墨烯/石蜡纳米复合材料的热性能，表明复合材料的导热系数比纯固体增加了87％(Babaei,H.,P.Keblinski and J.M.Khodadadi,International Journal of Heat and Mass Transfer,2013.58(1-2):p.209-216.)。

虽然已经证明石墨烯具有超高热导率并且可以极大程度上改善纳米复合材料的导热系数，但是它们的性质受到与接触基底的界面处的高界面热阻的限制。研究表明，界面热阻主要是由接触材料之间的弱界面结合和声子振动不匹配引起的。研究人员已经提出了化学处理方法来对界面进行改性，以此来降低石墨烯和基质之间的界面热阻。同时表面改性也能有效改提高石墨烯在有机材料中的分散性，解决其易团聚问题。改性石墨烯已被证明是填充石蜡基质的可靠添加剂，用于纳米复合材料导热系数的增强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化石墨烯/银粒子复合强化的石蜡型相变储能材料及其制备方法，通过化学改性可增强石墨烯在石蜡基体中的分散，同时有效地将石墨烯、纳米银粒子的高导热性能相结合，可有效提高石蜡性相变储能材料的导热系数，并改变复合相变材料的相变温度。

实现本发明目的所采用的技术解决方案如下：

一种氧化石墨烯/银粒子复合强化的石蜡型相变材料，以重量份计，其组分组成为：

优选的，所述的石蜡的分子式为C_nH_2n+2(n＝18-30)，分子量为14n+2，熔点为47～64℃。

优选的，所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

优选的，所述的氧化石墨烯以石墨为原料，高锰酸钾和浓硫酸为氧化剂，利用改进的Hummers液相氧化法制备。