[发明专利]一种具有取向导热特性的石墨烯气凝胶相变复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有取向导热特性的石墨烯气凝胶相变复合材料及其制备方法，该方法包括：将氧化石墨烯溶液与膨胀石墨混合形成均匀的分散液，将分散液置于液氮氛围中冷冻，获得含冰的GO/EG各向异性混合水凝胶；将含冰的GO/EG各向异性混合水凝胶在冻干机中冻干，得到GO/EG各向异性气凝胶；将GO/EG各向异性气凝胶置于烘箱中加热，得到rGO/EG各向异性混合气凝胶；将rGO/EG各向异性混合气凝胶放入熔化的石蜡中，待石蜡吸附至饱和，自然冷却，即得到rGO/EG混合气凝胶相变复合材料，得到的石墨烯气凝胶相变复合材料具有取向导热性能及良好稳定性。

技术领域

本发明涉及储能以及定向导热技术领域，具体涉及一种具有取向导热特性的石墨烯气凝胶相变复合材料及其制备方法。

背景技术

能源问题是21世纪人类面临的重大问题，人类生产生活的每个方面都离不开能源。同时，随着世界经济的快速发展，人类对能源的需求越来越高。而地球上的能源是有限的，所以蓄热节能材料对能源的合理利用和节约就显得越来越有实际意义。热能存储系统的出现，不仅有利于减少对化石燃料的依赖，而且有助于能源的高效和良性地使用。在该系统里，热能可以以显热和潜热的方式进行存储。相比于显热存储，潜热存储所需要的材料相对体积更小。因此潜热储能受到了更多的关注。潜热储热又称相变储热。相变材料在相变过程中能吸收和释放大量的相变潜热，被广泛应用于热能存储和温度控制领域。按物质属性的不同，相变材料可分为无机相变材料和有机相变材料。有机相变材料具有高相变潜热、过冷度小、无相分离等优点，得到广泛的应用，但有机相变材料存在热导率小、易泄漏和无法满足定向导热等问题，如今已经提出了不同的解决方案来克服这些问题。

针对相变材料的热导率低的问题，最为广泛的解决方法为增加热导材料。例如金属粉末、碳材料或者无机材料，另外制备三维导热网络结构，将相变材料浸入到导热网络中，亦可以有效的提高相变材料的导热性能。最后，相变材料以微胶囊的形式与热导率高的多孔材料复合，也可提高相变材料热导率并且达到对相变材料进一步封装的目的。

作为导热增强相材料，碳材料应用最为广泛。由于不同种类碳材料的真密度差别不大，各种碳材料在实际应用中各有优势。总之，具有更高纵横比的碳添加剂具有更好的导热增强效果。膨胀石墨(Expanded graphite,EG)由天然鳞片石墨制成，表现出比鳞片状石墨更好的热性能。但若将EG直接与相变材料复合，二者只是简单的物理混合，相变材料可能会发生泄露。

专利CN 110205100 A公开了一种基于还原氧化石墨烯/膨胀石墨混合气凝胶相变复合材料及其制备方法，然而该复合材料采用的是水热法，通过高温高压使得氧化石墨烯实现自组装，制备从而得到各向同性的混合气凝胶，性能达不到高标准使用要求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种具有取向导热性能以及稳定性良好的还原氧化石墨烯/膨胀石墨气凝胶相变复合材料及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种具有取向导热特性的石墨烯气凝胶相变复合材料的制备方法，该方法包括：

将氧化石墨烯溶液与膨胀石墨混合形成均匀的分散液，将分散液置于液氮氛围中冷冻，获得含冰的GO/EG各向异性混合水凝胶；

将含冰的GO/EG各向异性混合水凝胶在冻干机中冻干，得到GO/EG各向异性气凝胶；

将GO/EG各向异性气凝胶置于烘箱中加热，得到rGO/EG各向异性混合气凝胶；

将rGO/EG各向异性混合气凝胶放入熔化的石蜡中，待石蜡吸附至饱和，自然冷却，即得到rGO/EG混合气凝胶相变复合材料。