[发明专利]一种离子液体提高水泥基复合材料热电性能的方法

说明书

一种离子液体提高水泥基复合材料热电性能的方法，在水泥基复合材料制备过程中，添加离子液体1‑丁基‑3‑甲基咪唑溴盐([Bmim]Br)。利用搅拌工艺将离子液体1‑丁基‑3‑甲基咪唑溴盐([Bmim]Br)、碳纤维、膨胀石墨、硫铝酸盐水泥和水均匀混合，然后压制形成水泥基复合材料。本发明制备的水泥基复合材料具有Seebeck系数高、热电性能好、成本低、生产工艺简单等特点。本发明在大幅度提高Seebeck系数的情况下，由于使用的离子液体离子迁移率高，使水泥基复合材料的电导率仍高达0.078S/cm，显著提高了水泥基复合材料的热电性能。本发明水泥基复合材料80℃预处理的步骤，可实现离子液体在水泥基体中的均匀分布，进一步增强了水泥基复合材料的Seebeck系数和热电性能。

技术领域

本发明属于水泥基复合材料的制备技术领域，特别涉及一种离子液体提高水泥基复合材料热电性能的方法。

背景技术

随着智能建筑的发展，水泥基材料不仅要具有良好的力学性能和耐久性，同时还具有某些特殊的功能特性，如压敏性能、压电性能、电磁屏蔽、热电性能等。具有热电性能的水泥基复合材料在缓解夏季城市热岛效应、能量收集、冬季道路低能耗融雪化冰等领域具有广阔的应用前景。但是，目前水泥基复合材料仍存在Seebeck系数低、电导率低、热电转换效率不高、稳定性差等问题，严重限制了其推广应用。采用组分掺杂和改善制备工艺的方法，提高水泥基复合材料的热电性能，已经成为该领域的研究热点。

文献“T.J.Abraham,D.R.Macfarlane,J.M.Pringle,Energy and EnvironmentalScience,2013,6(9):2639-2645”描述了一种用于热能收集的热电化学电池。其离子液体电解质通过阴阳离子的解析和重排具有高达1.5-2.2mV·K^-1的Seebeck系数，电池功率密度大于0.5W·m^-2。但是由于电池体积小，致使能量收集率不高，不宜用于大面积收集热能。且电池采用铂电极，成本太高，难以大规模应用。

文献“H.Y.Jia,X.L.Tao,Y.P.Wang,Advanced Electronic Materials,2016,2:1600136”公开了一种离子液体柔性热电转换器，其在较小温度梯度下可产生几十毫伏的热电势，Seebeck系数高达1.069mV·K^-1，然而离子液体的导电性较差，导致此柔性热电转换器ZT值较低。

中国专利201610422024.5公开了“一种氧化锌复合水泥基热电材料及其制备方法”。该方法通过在水泥基体中添加纳米氧化锌，可将水泥基复合材料的Seebeck系数提高至1500μV/℃。但是由于硬化后的水泥基体与纳米氧化锌电导率均较低，导致该方法最终制备的水泥基复合材料电导率较低，综合热电性能也较差。

离子液体用于水泥基材料领域，提高热电水泥基复合材料的热电性能还未见报道。

发明内容

为了克服上述现有技术中的水泥基复合材料的综合热电性能较差等缺点，本发明的目的在于提供一种离子液体提高水泥基复合材料热电性能的方法，

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种离子液体提高水泥基复合材料热电性能的方法，在水泥基复合材料制备过程中，添加离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([Bmim]Br)。

所述水泥基复合材料为膨胀石墨/碳纤维水泥基复合材料。

所述水泥基复合材料使用的水泥是硫铝酸盐水泥。

利用搅拌工艺将离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([Bmim]Br)、碳纤维、膨胀石墨、硫铝酸盐水泥和水均匀混合，然后压制形成水泥基复合材料。