一种用于热管理的固-固相变材料
2024-12-11
来源：Advanced Functional Materials
原文：https://doi.org/10.1002/adfm.20242004201背景介绍
相变材料（PCMs）是热能储存的关键，能够在相变过程中吸收和释放大量的潜热，这使得它们在太阳能储能、节能建筑和电子设备的热管理等各种应用中必不可少在不同类型的相变材料中，固-液相相变材料（SLPCMs），如石蜡、脂肪酸、和聚乙二醇（PEG），由于其有效的储能能力而引起了相当大的关注然而，相变过程中的液体泄漏和体积膨胀等挑战限制了它们的实际应用虽然人们已经通过将slpcm物理封装成核壳结构、3D气凝胶网络和交联骨架等方法来提高其稳定性，但由于其液体特性，高温下的泄漏风险仍然是一个重大挑战。固-固相变材料（SSPCMs）在加热和冷却循环中表现出固-固相变，成为从根本上解决这些问题的有希望的替代品近年来，以发现形状稳定的聚羧基复合材料为目标的聚羧基复合材料的研究备受关注。但就形貌而言，它们大多为粉末、薄膜或块状形式，难以加工成不同形式与目标物体的热源直接接触，限制了它们的实际应用。因此，为了扩大SSPCMs的适用性，必须实现其关键特性的组合，包括方便的制备工艺，高潜热储存能力，热和机械稳健性以及可调谐的相变温度
02 成果掠影
近日，上海交通大学张勇健团队针对开发具有优异的形状稳定性、高储热能力和令人满意的机械性能是SSPCMs取得最新进展。本文报道了利用协同催化策略合成不同乙烯基含量的PEG-PVEG共聚物，通过巯基光交联反应生成新型交联peg基SSPCMs。这些pcm具有优异的形状稳定性和显著的能量存储能力，潜热高达128.3 J/g。该材料表现出优异的热稳定性，并在500次加热-冷却循环后保持其能量储存能力。值得注意的是，该材料具有优异的机械强度和韧性。此外，在不影响SSPCM形状稳定性的情况下，将PEG包封在SSPCM中，潜热焓进一步提高到146.8 J/g。结合多壁碳纳米管（MWCNTs）的相变复合材料（PCCs）也证明了导热性和导电性的增强。总之，本研究提出了一种方便可行的策略来开发具有良好形状稳定性，高潜热和满足热管理机械性能的SSPCM。研究成果以“Thermal and Mechanical Robust Solid-Solid Phase Change Materials Enabled by Reactive Crosslinkable Poly(Ethylene Glycol)s via Facile Thiol-Ene Photo-Click Chemistry”为题发表在《Advanced Functional Materials》期刊。
03 图文导读
图1.材料的结构和光谱表征。
图3.热循环测试。
图5.a) PCC/CNTs复合材料在80°C和120°C下1 h的泄漏试验照片b) DSC曲线。c)熔化和结晶焓。d)导热系数。e)不同电场作用下的电导率。f) TG曲线。
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