CN114369446A - 一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法 - Google Patents

一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114369446A
CN114369446A CN202111533154.3A CN202111533154A CN114369446A CN 114369446 A CN114369446 A CN 114369446A CN 202111533154 A CN202111533154 A CN 202111533154A CN 114369446 A CN114369446 A CN 114369446A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
phase
micro
change material
change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202111533154.3A
Other languages
English (en)
Inventor
蔡金明
萧文秋
郝振亮
陈其赞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Morion Nanotech Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Morion Nanotech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Morion Nanotech Co Ltd filed Critical Guangdong Morion Nanotech Co Ltd
Priority to CN202111533154.3A priority Critical patent/CN114369446A/zh
Publication of CN114369446A publication Critical patent/CN114369446A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及相变材料技术领域，具体涉及一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法，具体步骤包括配置氧化石墨烯浆料，调节PH值获得碱性的氧化石墨烯混合浆料。将氧化石墨烯混合浆料雾化喷射到凝固浴中，获得氧化石墨烯微球。冷冻干燥获得形态固定的氧化石墨烯微球颗粒。还原氧化石墨烯微球颗粒获得内部含有多个纳米级腔体的石墨烯微泡囊球颗粒。以石墨烯微泡囊球颗粒作为载体浸泡于相变材料中。向浸润有相变材料的石墨烯微泡囊球颗粒投射高能脉冲激光将表面的相变材料瞬间蒸干。本申请结合了石墨烯高导热性和相变材料的储热性能，相较于传统的相变微胶囊等材料，可快速实现相变材料整体热量的存储和释放，可广泛应用于储能、热管理等领域。

Description

一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法
技术领域
本发明涉及相变材料技术领域，具体涉及一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法。
背景技术
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度(0.334nm)的二维材料。石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种，石墨烯的理论比表面积达2630m2/g，同时还具有非常高的力学性能，理论强度达130GPa；以石墨烯为原料制备石墨烯微泡囊球支撑载体时，载体材料有非常好的机械强度。目前，氧化石墨烯(GO)还原法是规模化制备石墨烯的最常用途径。GO作为制备石墨烯重要的前驱体，它表面具有一定量羧基、羟基、环氧基官能团，为功能化石墨烯复合材料提供了良好的结构基础。
导热相变材料是兼有相变和导热功能的材料，其相变功能是为电子元件提供超温保护作用，减低电子元件过温的概率；其导热功能是把电子元件产生的热量传递到外界，可广泛应用于建筑、能源、航空航天等领域。然而，随着5G时代的到来，高功耗的元器件对散热的需求越来越高，传统的相变材料导热性能低下，像石蜡仅有0.3W/mK，而且使用过程中还存在漏液外溢、在液态时易于流动散失等问题，严重影响相变材料在相变储热或放热过程中的传热效率，限制其应用。
石墨烯微泡囊球是一种具有良好导电性、极低密度、超高导热的多孔导热碳材料，可广泛应用在吸附、缓冲、电磁屏蔽、相变储热等行业。利用超高导热的石墨烯微泡囊球与相变材料相结合制备石墨烯相变材料，不仅起到了相变储能功效，还可以增加导热功能。
目前石墨烯相变材料主要通过浸渍混合的方式进行制备，例如CN 105018041公开了一种石墨烯相变材料的制备方法：将相对密度为0 .1～2g/cm3的氧化石墨烯多孔薄膜浸入有机相变储能材料中，直至该有机相变储能材料完全填充所述氧化石墨烯多孔薄膜的微孔。但该类浸润混合方法不可避免地会在石墨烯表面形成相变材料层，即石墨烯的导热面会被相变材料所覆盖，从而影响石墨烯相变材料的导热性。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种球状的石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种球状的石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法，具体制备步骤包括：
配置氧化石墨烯浆料，调节PH值获得碱性的氧化石墨烯混合浆料。将氧化石墨烯混合浆料雾化喷射到凝固浴中，获得氧化石墨烯微球。冷冻干燥获得形态固定的氧化石墨烯微球颗粒。还原氧化石墨烯微球颗粒获得内部含有多个纳米级腔体的石墨烯微泡囊球颗粒。以石墨烯微泡囊球颗粒作为载体浸泡于相变材料中，直至被相变材料充分浸润。
向浸润有相变材料的石墨烯微泡囊球颗粒投射高能脉冲激光将表面的相变材料瞬间蒸干；或持续施加30-60min的高温蒸发残留在所述载体表面的相变材料。施加高温的典型但非限制性时间为30min、40min、50min、60min。
进一步的技术方案中，在配置氧化石墨烯浆料步骤中，以去离子水作为分散溶剂配制氧化石墨烯浆液，氧化石墨烯浆液浓度控制在0.1～20mg/mL，经超声波处理10～60min后，再加入碱性化合物至水相pH值为8-10，得到氧化石墨烯混合浆料。氧化石墨烯浆料典型但非限制性的浓度为0.1mg/mL、3mg/mL、5mg/mL、8mg/mL、10mg/mL、13mg/mL、16mg/mL、18mg/mL或20mg/mL。超声处理典型但非限制性的时间为10min、20min、30min、40min或50min。
进一步的技术方案中，用于配制氧化石墨烯浆料的氧化石墨烯的平均片径尺寸为1-150um。氧化石墨烯的典型但非限制性的片径尺寸为1μm、20μm、40μm、60μm、80μm、100μm、120μm、140μm、150μm。
进一步的技术方案中，碱性化合物是指能够在水溶液中电离出-OH的各类碱性化合物，包括但不仅限于氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、氨水。
进一步的技术方案中，获得氧化石墨烯微球的步骤中，利用空气压缩式雾化器将混合浆料喷到凝固浴。
进一步的技术方案中，凝固浴为1-5%质量分数的氯化钙水溶液、1-5%质量分数的氯化铁溶液、1-5%质量分数的硫酸铜、1-5%质量分数的氯化镁、1-5%质量的氯化钡或1-5%质量分数的聚乙烯亚胺水溶液。
进一步的技术方案中，低温干燥步骤中，将氧化石墨烯微球置于低温环境中进行低温干燥，所述低温环境温度为-20℃至-200℃，所述冷冻方式可以是冰箱2-10h慢速冷冻，也可以是液氮5-30min快速冷冻，得到干燥的氧化石墨烯微球颗粒。低温干燥步骤典型但非限制性的温度为-20℃、-40℃、-60℃、-80℃、-100℃、-120℃、-140℃、-160℃、-180℃或-200℃。
进一步的技术方案中，还原氧化石墨烯微球颗粒过程包括部分还原和高温还原。
进一步的技术方案中，部分还原的具体步骤包括将干燥的氧化石墨烯微球颗粒浸泡于去离子水中，加入还原剂，放入70-120℃烘箱中反应6-8h得到部分还原的氧化石墨烯微泡囊球颗粒。将上述氧化石墨烯微泡囊球颗粒置于溶剂中浸泡洗涤后，在60℃烘箱中干燥18-24h，得到干燥的部分还原的氧化石墨烯微泡囊球颗粒。
进一步的技术方案中，所述还原剂选用氢碘酸、氯化亚铁或苏糖醇中的任意一种；
进一步的技术方案中，浸泡洗涤所用的溶剂为水、乙醇、丙酮、异丙醇、己烷中的任意一种或多种。
进一步的技术方案中，高温还原的具体步骤包括将干燥的部分还原的氧化石墨烯微泡囊球颗粒在高温下进行碳化和石墨化，所述碳化温度范围为800-1400℃，碳化时间为10-30min，所述石墨化温度范围为2000-3200℃，石墨化时间为20-60min，得到石墨烯微泡囊球颗粒。碳化步骤中的典型但非限制性温度为800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃或1400℃。石墨化步骤中的典型但非限制性温度为2000℃、2200℃、2400℃、2600℃、2800℃、3000℃、3100℃、3200℃。
进一步的技术方案中，将所述石墨烯微泡囊球颗粒投入至装满相变材料的槽中浸泡0.5-3h，石蜡相变材料与石墨烯泡棉的质量比为20:1，然后用筛网将被相变材料充分浸润的石墨烯微泡囊球颗粒捞起。浸泡步骤中的典型但非限制性时间为0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h。
进一步的技术方案中，采用激光除锈机释放高能脉冲激光将残留在石墨烯微泡囊球颗粒表面的相变材料瞬间蒸发。或者放置到加热装置内施持续加85℃或以上的温度缓慢沥干表面的相变材料。
进一步的技术方案中，所述相变材料为烷烃类相变材料、醇类相变材料、脂肪酸类相变材料和高分子聚合物类相变材料中的一种或两种及多种复合而成的。优选地，所述相变材料选用石蜡。
进一步的技术方案中，所述石墨烯微泡囊球颗粒的振实密度为0.001-1.5g/cm3，内部孔径为0.001-300μm。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果如下：
本申请结合了石墨烯高导热性和相变材料的储热性能，相较于传统的相变微胶囊等材料，该产品可快速实现相变材料整体热量的存储和释放，可广泛应用于储能、热管理等领域；在制备过程中，采用施加瞬间高温或者缓慢沥干的方式将残留在相变材料表面的相变材料去除干净，有利于提高石墨烯基相变材料的导热性能。
附图说明
图1是实施例5石墨烯微泡囊球颗粒未经沥干或高能激光处理的扫描电镜图；
图2是实施例1石墨烯微泡囊球颗粒经过高能激光处理后的扫描电镜图；
图3是实施例2石墨烯微泡囊球颗粒经过沥干处理后的扫描电镜图；
图4是实施例6用常压浸渍方式填充相变材料，石墨烯泡棉截面的微纳腔扫描电镜图；
图5是实施例6石墨烯泡棉经过高能激光处理后表面的扫描电镜图；
图6是实施例7石墨烯泡棉经过沥干处理后表面的扫描电镜图；
图7是实施例8用真空注射的方式填充相变材料，石墨烯泡棉截面的微纳腔扫描电镜图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1
本实施例的一种新型石墨烯微纳腔相变超导球的制备方法，包括如下步骤：
（1）以去离子水作为分散溶剂，与平均尺寸为100um的氧化石墨烯粉体配制成20mg/mL氧化石墨烯浆液，置于超声波处理器中超声30min后，再加入氨水调节水相pH值至9，得到氧化石墨烯混合浆料；
（2）利用空气压缩式雾化器将混合浆料匀速喷射至3%氯化铁溶液的凝固浴中，得到氧化石墨烯微球；
（3）将氧化石墨烯微球置于液氮环境中进行10min低温快速冷冻干燥，得到干燥的氧化石墨烯微球颗粒；
（4）将干燥的氧化石墨烯微球颗粒浸泡于60重量份去离子水中，加入3重量份氯化亚铁还原剂，放入90℃的烘箱中反应8h，得到部分还原的氧化石墨烯微泡囊球颗粒；将上述氧化石墨烯微泡囊球颗粒置于去离子水中浸泡洗涤3次，每小时换一次去离子水，而后放置于60℃烘箱中干燥18h，得到干燥的部分还原的氧化石墨烯微泡囊球颗粒；
（5）将干燥的部分还原的氧化石墨烯微泡囊球颗粒在高温下进行碳化和石墨化，碳化温度范围为1000℃，碳化时间为20min；石墨化温度范围为2800℃，石墨化时间为60min，得到石墨烯微泡囊球颗粒；
（6）将石墨烯微泡囊球颗粒投入至装满石蜡相变材料的槽中浸泡2h，石蜡相变材料与石墨烯泡棉的质量比为20:1，然后用筛网将被相变材料充分浸润的石墨烯微泡囊球颗粒捞起，即可获得石墨烯超高导热相变微泡囊球；
（7）将石墨烯超高导热相变微泡囊球转移到金属载板上，使用激光除锈机的激光发生器向金属载板上投射80W功率的激光，激光发生器以10cm/s的移动速度扫过石墨烯超高导热相变微泡囊球的表面，产生瞬间高温让残留在石墨烯超高导热相变微泡囊球表面的相变材料蒸发，获得表面洁净的石墨烯超高导热相变微泡囊球；
（8）将表面洁净的石墨烯超高导热相变微泡囊球投入到模具中并且在表面注塑一层高分子层。
取部分样品，通过扫描电镜观察样品表面，如图2所示，经过高能激光处理后的石墨烯相变微泡囊球表面干燥，与图1相比较缺少光亮的部分，即表面并没有残留的相变材料。
实施例2
一种新型石墨烯微纳腔相变超导球的制备方法，包括如下步骤：
（1）与实施例1相同；
（2）与实施例1相同；
（3）与实施例1相同；
（4）与实施例1相同；
（5）与实施例1相同；
（6）与实施例1相同；
（7）将石墨烯超高导热相变微泡囊球转移至有筛网或孔洞的容器中，让其相变材料在85℃的温度下沥干60min，获得表面洁净的石墨烯超高导热相变微泡囊球；
（8）与实施例1相同。
取部分样品，通过扫描电镜观察样品表面，如图3所示石墨烯微泡囊球表面存在少量光亮的凝固状态的相变材料，但是相比图1而言，整体呈现较干燥的状态，证经过沥干处理后表面依然会有少量的相变材料残留。
实施例3
一种新型石墨烯微纳腔相变超导球的制备方法，包括如下步骤：
（1）与实施例1相同；
（2）与实施例1相同；
（3）与实施例1相同；
（4）与实施例1相同；
（5）与实施例1相同；
（6）把石墨烯微泡囊球颗粒作为支撑载体置于80kPa真空环境中，用注射器将相变材料石蜡作为填充体注入石墨烯微泡囊球中，即可获得石墨烯超高导热相变微泡囊球；
（7）与实施例1相同；
（8）与实施例1相同。
实施例4
（1）与实施例1相同；
（2）与实施例1相同；
（3）与实施例1相同；
（4）与实施例1相同；
（5）与实施例1相同；
（6）把石墨烯微泡囊球颗粒作为支撑载体置于80kPa真空环境中，用注射器将相变材料石蜡作为填充体注入石墨烯微泡囊球中，即可获得石墨烯超高导热相变微泡囊球；
（7）将石墨烯超高导热相变微泡囊球转移至有筛网或孔洞的容器中，让其相变材料在85℃的温度下沥干60min，获得表面洁净的石墨烯超高导热相变微泡囊球；
（8）与实施例1相同。
实施例5
一种新型石墨烯微纳腔相变超导球的制备方法，包括如下步骤：
（1）与实施例1相同；
（2）与实施例1相同；
（3）与实施例1相同；
（4）与实施例1相同；
（5）与实施例1相同；
（6）将石墨烯微泡囊球颗粒投入至装满石蜡相变材料的槽中浸泡2h，石蜡相变材料与石墨烯泡棉的质量比为20:1，然后用筛网将被相变材料充分浸润的石墨烯微泡囊球颗粒捞起，即可获得石墨烯超高导热相变微泡囊球；
（7）将表面洁净的石墨烯超高导热相变微泡囊球投入到模具中并且在表面注塑一层高分子层。
取部分样品，通过扫描电镜观察样品表面，可以发现观察结果如图1所示，石墨烯微泡囊球的表面覆盖有大量石蜡（光亮部分），证明不经过表面处理的样片表面残留有大量的相变材料。
实施例6
一种新型石墨烯微纳腔相变超导膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）以去离子水作为分散溶剂，与平均尺寸为100um的氧化石墨烯粉体配制成20mg/mL氧化石墨烯浆液，置于超声波处理器中超声30min后，得到氧化石墨烯分散液；将氧化石墨烯分散液经多次抽滤或涂布工艺得到一定厚度的氧化石墨烯膜，干燥至恒重；将干燥至恒重的氧化石墨烯膜置于高温反应炉进行碳化、石墨化高温还原，其中，碳化处理的温度为1000℃，保温时间为1h，升温速度为10℃/min；石墨化处理的温度为2800℃，保温时间为3h，升温速度为5℃/min；待还原结束后，自然降温至室温，即可得到石墨烯膜；其中，所述石墨烯膜，碳氧比为1.0-2.6。
（2）将石墨烯膜浸泡于质量浓度为60%的水合肼中，施加外力辅助，如超声振荡使反应溶液保持流动状态，还原反应2h后，依次进行微波干燥处理以及热处理，所述热处理包括高温碳化处理和在高温碳化处理之后的石墨化处理，所述高温碳化处理的温度为1000℃，碳化时间为20min，所述石墨化处理的温度为2600℃，石墨化时间为60min，自然降温至室温，即可得到石墨烯泡棉；
（3）将石墨烯泡棉置于装满石蜡相变材料的槽中浸泡2h，石蜡相变材料与石墨烯泡棉的质量比为20:1，然后用筛网片将被相变材料充分浸润的石墨烯泡棉整块捞起，即可获得石墨烯导热相变泡棉；
（4）将石墨烯导热相变泡棉转移到金属载板上，使用激光除锈机的激光发生器向金属载板上投射80W功率的激光，激光发生器以10cm/s的移动速度扫过石墨烯导热相变泡棉的表面，产生瞬间高温让残留在石墨烯导热相变泡棉表面的相变材料蒸发，获得表面洁净的石墨烯导热相变泡棉；
（5）将表面洁净的石墨烯导热相变泡棉投入到模具中并且在表面注塑一层高分子层。
将制备得到的石墨烯导热相变泡棉切开，放置在扫描电镜下分别观察石墨烯导热相变泡棉的表面和内部微纳腔结构，如图4所示石墨烯导热相变泡棉的内部有若干个纳米级尺寸的腔体，腔体内部有块状物体，属于凝固态的相变材料。表面的状态如图5所示，没有观察到明显的凝固态相变材料，证明经过高能激光处理后的石墨烯导热相变泡棉表面基本没有残留的相变材料。
实施例7
一种新型石墨烯微纳腔相变超导膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）与实施例6相同；
（2）与实施例6相同；
（3）与实施例6相同；
（4）将石墨烯导热相变泡棉转移至有筛网或孔洞的容器中，让其相变材料在85℃的温度下沥干30-60min，获得表面洁净的石墨烯导热相变泡棉；
（5）与实施例6相同。
观察实施例7制得的石墨烯导热相变泡棉，相比于图1显示的状态，表面上只有存在极少量的相变材料，基本上都是集中在石墨烯导热相变泡棉表面的褶皱中，证明经过沥干后也能够去除大部分的相变材料。
实施例8
一种新型石墨烯微纳腔相变超导膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）与实施例6相同；
（2）与实施例6相同；
（3）把石墨烯泡棉作为支撑载体置于80kPa真空环境中，用注射器将相变材料石蜡作为填充体注入石墨烯泡棉中，即可获得石墨烯导热相变泡棉；
（4）与实施例6相同；
（5）与实施例6相同。
切开石墨烯导热相变泡棉后在扫描电镜下观察，如图7所示石墨烯导热相变泡棉的存在若干纳米级腔体，相比于图4的结构，图7中所显示的纳米级腔体内部几乎均填充有相变材料，相变材料的填充饱满程度比实施例6要好。
实施例9
一种新型石墨烯微纳腔相变超导球的制备方法，包括如下步骤：
（1）与实施例6相同；
（2）与实施例6相同；
（3）把石墨烯泡棉作为支撑载体置于80kPa真空环境中，用注射器将相变材料石蜡作为填充体注入石墨烯泡棉中，即可获得石墨烯导热相变泡棉；
（4）将石墨烯导热相变泡棉转移至有筛网或孔洞的容器中，让其在85℃的温度下沥干，获得表面洁净的石墨烯导热相变泡棉；
（5）与实施例6相同。
实施例10
一种新型石墨烯微纳腔相变超导膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）与实施例6相同；
（2）与实施例6相同；
（3）将石墨烯泡棉置于装满石蜡相变材料的槽中浸泡2h，石蜡相变材料与石墨烯泡棉的质量比为20:1，然后用筛网片将被相变材料充分浸润的石墨烯泡棉整块捞起，即可获得石墨烯导热相变泡棉；
（4）将表面洁净的石墨烯导热相变泡棉投入到模具中并且在表面注塑一层高分子层。
对各实施例提供的石墨烯微纳腔相变超导球和石墨烯导热相变泡棉导热系数和热焓值进行检测，具体结果如下表1所示。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
实施例1-5是采用石墨烯微泡囊球作为载体，在微泡囊球内部的纳米级腔体中填充相变材料，相变材料选用石蜡，本实验例是为了研究采用不同的相变材料注入方式和不同的沥干方式对石墨烯相变材料的导热系数以及热焓值的影响。实施例1和实施例2采用常压浸渍的方式注入相变材料，在后期去除表面相变材料的步骤中，实施例1采用激光除锈机施加高能激光，实施例2则采用放置在烘箱内施加85℃的高温持续一段时间，让表面的相变材料融化沥干和缓慢蒸发；从实验数据最终结果发现，相比于没有经过去除表面相变材料的实施例5，实施例1和2的导热系数分别达到70.69W/m·K和67.86W/m·K，明显优于实施例5，导热效果更好。
但是在热焓值这一参数上，实施例2优于实施例1和实施例5，实施例1和实施例5效果接近。进一步分析原因认为，采用激光除锈机施加高能激光的方式是将表面的相变材料瞬间蒸发，清除效果较好，因此经过高能激光清除的产品能够获得最优的导热系数；而采用持续高温加热沥干的方式，在除去表面相变材料的同时，清除速度较慢，表面石蜡基本上是先从固态变成液态然后滴落，因此表面上的相变材料清除效果相比于实施例1要差。残留的相变材料会导致最终结果得到的热焓值会稍微高于实施例1，同时导热系数相对于实施例1要差；但总体而已，其导热效果要比未经任何处理的实施例5也有大幅提升。
实施例3和实施例4则是采用真空注射的方式，因此能够进入到纳米级腔体内的相变材料会增加，热焓值也高于实施例1和2。实施例3和4的区别在于去除表面相变材料的方式不同，最终结果是导热系数相差不大，但是热焓值的数据上，实施例4优于实施例3和实施例5，因此进一步验证了，经过去除表面相变材料后的产品，其导热系数会有明显的上升。
实施例6-10是采用石墨烯泡棉作为载体，在石墨烯泡棉内部的纳米级腔体中填充相变材料。更换了载体后研究不同的相变材料注入方式和不同的沥干方式对石墨烯相变材料的导热系数以及热焓值的影响。得出的结论是一致的，经过表面去除相变材料处理产品，导热系数上都有明显的提升，在热焓值上，即沥干处理的要优于施加高能激光的方式；但是导热系数上，施加高能激光方式要优于沥干的方式，实验结果也显示实施例6的导热效果要优于实施例7，同时也证明了实施例6的表面去除效果更优。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法，其特征在于：制备内部含多个纳米级腔体的石墨烯材料作为载体，通过浸泡或者注射的方式使多个所述纳米级腔体内部填充有相变材料；去除所述载体表面的相变材料。
2.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法，其特征在在于，去除所述载体表面相变材料的具体步骤是向所述载体施加瞬间的高能脉冲激光或持续施加高温蒸发残留在所述载体表面的相变材料。
3.根据权利要求2所述的一种新型石墨烯微纳腔相变超导球的制备方法，其特征在于：作为所述载体的石墨烯材料为微球状或膜状。
4.根据权利要求3所述的一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法，其特征在于，作为所述载体的石墨烯材料为微球状，具体制备步骤包括：
1）配置氧化石墨烯浆料，调节PH值获得碱性的氧化石墨烯混合浆料；
2）将氧化石墨烯混合浆料雾化喷射到凝固浴中，获得氧化石墨烯微球；
3）冷冻干燥获得形态固定的氧化石墨烯微球颗粒；
4）将步骤3的颗粒还原获得内部含有多个纳米级腔体的石墨烯微泡囊球颗粒；
5）以石墨烯微泡囊球颗粒作为载体浸泡于相变材料中，直至被相变材料充分浸润；
6）向浸润有相变材料的石墨烯微泡囊球颗粒投射高能激光射线将表面的相变材料瞬间蒸干；或在。
5.根据权利要求4所述的一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法，其特征在于：将表面的相变材料瞬间蒸干后，在石墨烯微泡囊球颗粒表面包覆一层高分子层。
6.根据权利要求5所述的一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法，其特征在于，步骤3中冷冻干燥的温度为-20℃至-200℃，冷冻的方式选用冰箱慢速冷冻或液氮快速冷冻。
7.根据权利要求5所述的一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法，其特征在于，步骤4中的还原过程包括部分还原和高温还原；部分还原步骤包括将步骤3得到的所述氧化石墨烯微球颗粒投入至还原剂中在烤箱内反应一段时间后取出，洗涤后干燥，获得部分还原的氧化石墨烯微球颗粒；高温还原步骤包括将部分还原的氧化石墨烯微球颗粒在800-1400℃温度下碳化处理后，再在2000-3200℃下石墨化处理。
8.根据权利要求3所述的一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法，其特征在于，作为所述载体的石墨烯材料为膜状，具体制备步骤包括：
1）制备内部具有多个所述纳米级腔体的石墨烯泡棉；
2）采用浸泡或真空注射的方法将相变材料填充至石墨烯泡棉的所述纳米级腔体内；
3）投射高能脉冲激光去除残留在石墨烯泡表面的相变材料。
9.根据权利要求8所述的一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法，其特征在于，所述真空注射的方式是将所述石墨烯泡棉放置在相对密闭的容器内，将容器内部的气体抽出使得容器内处于真空状态，采用注射器刺入所述泡棉内部并注入相变材料。
10.根据权利要求1-9任一权利要求所述的一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法，其特征在于，所述相变材料选用烷烃类相变材料、醇类相变材料、脂肪酸类相变材料和高分子聚合物类相变材料中的一种或两种及多种复合而成的；优选地，所述相变材料选用石蜡。
CN202111533154.3A 2021-12-15 2021-12-15 一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法 Withdrawn CN114369446A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111533154.3A CN114369446A (zh) 2021-12-15 2021-12-15 一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111533154.3A CN114369446A (zh) 2021-12-15 2021-12-15 一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114369446A true CN114369446A (zh) 2022-04-19

Family

ID=81140561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111533154.3A Withdrawn CN114369446A (zh) 2021-12-15 2021-12-15 一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114369446A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114921233A (zh) * 2022-06-08 2022-08-19 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 石墨烯相变导热膜及其制备方法
CN115386346A (zh) * 2022-08-18 2022-11-25 广东墨睿科技有限公司 一种石墨烯相变均温板及其制备方法
CN115537186A (zh) * 2022-11-03 2022-12-30 山东国烯新材料创新中心有限公司 一种基于液态金属的快响应高储热量相变储能复合材料的制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103121672A (zh) * 2013-03-20 2013-05-29 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种氧化石墨烯微球、石墨烯微球及其制备方法
CN104073224A (zh) * 2014-06-26 2014-10-01 宁波诺哈斯化工科技有限公司 一种含碳纳米管或/和石墨烯的一元或二元纳米流体导热油及其制备方法
CN106190038A (zh) * 2016-06-29 2016-12-07 同济大学 一种石墨烯交联网络相变储热/导电复合材料的制备方法
CN106634855A (zh) * 2016-10-28 2017-05-10 同济大学 一种混杂石墨烯凝胶/相变导热复合材料的制备方法
CN109438747A (zh) * 2018-10-24 2019-03-08 北京科技大学 一种光响应超疏水-超滑转换涂层的制备方法
CN111849424A (zh) * 2020-08-05 2020-10-30 哈尔滨工业大学 一种微球结构的相变储热材料及其制备方法
US20200407615A1 (en) * 2019-06-26 2020-12-31 US. Army Combat Capabilities Development Command, Army Research Laboratory SOLID STATE MARTENSITIC TRANSFORMATION PHASE CHANGE MATERIAL CO'qMPONENTS FOR THERMAL ENERGY STORAGE AND TRANSIENT HEAT TRANSFER SYSTEMS
CN112225929A (zh) * 2020-10-19 2021-01-15 王楠 一种石墨烯膜增强导热复合膜及其制备方法和用途

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103121672A (zh) * 2013-03-20 2013-05-29 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种氧化石墨烯微球、石墨烯微球及其制备方法
CN104073224A (zh) * 2014-06-26 2014-10-01 宁波诺哈斯化工科技有限公司 一种含碳纳米管或/和石墨烯的一元或二元纳米流体导热油及其制备方法
CN106190038A (zh) * 2016-06-29 2016-12-07 同济大学 一种石墨烯交联网络相变储热/导电复合材料的制备方法
CN106634855A (zh) * 2016-10-28 2017-05-10 同济大学 一种混杂石墨烯凝胶/相变导热复合材料的制备方法
CN109438747A (zh) * 2018-10-24 2019-03-08 北京科技大学 一种光响应超疏水-超滑转换涂层的制备方法
US20200407615A1 (en) * 2019-06-26 2020-12-31 US. Army Combat Capabilities Development Command, Army Research Laboratory SOLID STATE MARTENSITIC TRANSFORMATION PHASE CHANGE MATERIAL CO'qMPONENTS FOR THERMAL ENERGY STORAGE AND TRANSIENT HEAT TRANSFER SYSTEMS
CN111849424A (zh) * 2020-08-05 2020-10-30 哈尔滨工业大学 一种微球结构的相变储热材料及其制备方法
CN112225929A (zh) * 2020-10-19 2021-01-15 王楠 一种石墨烯膜增强导热复合膜及其制备方法和用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI ZHANG: "Graphene oxide-modified microencapsulated phase change materials with high encapsulation capacity and enhanced leakage-prevention performance", 《APPLIED ENERGY》 *
YI ZHANG: "Encapsulated phase change materials stabilized by modified graphene oxide", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114921233A (zh) * 2022-06-08 2022-08-19 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 石墨烯相变导热膜及其制备方法
CN115386346A (zh) * 2022-08-18 2022-11-25 广东墨睿科技有限公司 一种石墨烯相变均温板及其制备方法
CN115386346B (zh) * 2022-08-18 2024-05-10 广东墨睿科技有限公司 一种石墨烯相变均温板及其制备方法
CN115537186A (zh) * 2022-11-03 2022-12-30 山东国烯新材料创新中心有限公司 一种基于液态金属的快响应高储热量相变储能复合材料的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114369446A (zh) 一种新型石墨烯微纳腔相变超导材料的制备方法
CN105645404B (zh) 一种蜂窝状结构石墨烯气凝胶球及其制备方法
Xiao et al. Nano-Ag modified bio-based loofah foam/polyethylene glycol composite phase change materials with higher photo-thermal conversion efficiency and thermal conductivity
CA2399719C (en) Pitch-based carbon foam and composites and uses thereof
CN113603935B (zh) 一种具有Janus特性的复合气凝胶及其制备方法与应用
Wu et al. A review of three-dimensional graphene networks for use in thermally conductive polymer composites: construction and applications
CN105293452B (zh) 三维结构氮化硼及其制备方法和应用
CN107369563B (zh) 一种硫化镍颗粒/纤维素基复合碳气凝胶材料的制备方法
WO2017036082A1 (zh) 高导热聚合物复合材料及其制备方法和应用
CN113754454A (zh) 一种碳纤维/碳化硅定向多孔骨架的制备方法及应用
CN110205100B (zh) 氧化石墨烯/膨胀石墨气凝胶相变复合材料及其制备方法
CN103145120A (zh) 一种多孔石墨烯的制备方法
CN113136172A (zh) 用于能源存储的储光储热型复合相变材料及其制备方法
CN113549228B (zh) 基于可控闭孔水凝胶的太阳能蒸发体及其制备方法
CN110655910A (zh) 一种石墨烯气凝胶相变储能材料的制备方法
CN111944496A (zh) 基于三维弹性泡沫结构的柔性相变储热复合材料及其制备和应用
CN109336093A (zh) 一种石墨烯气凝胶的制备方法
CN114405421B (zh) 一种纤维素纳米纤维气凝胶光热界面水蒸发材料及其制备方法
CN114180558B (zh) 石墨烯微纳腔超导膜的制备方法及相关产品和应用
CN114230948B (zh) 有机无机复合硅酸盐类气凝胶及其制备方法和应用
CN115491020A (zh) 一种Janus型复合泡沫光热功能材料及其制备方法和应用
Song et al. Biomass-derived porous carbon aerogels for effective solar thermal energy storage and atmospheric water harvesting
Cheng et al. High-thermal-conductivity phase-change composites prepared by in situ synthesis of graphite Nanoplatelets/Cu networks for effective thermal management
Rostami et al. 2D nanomaterial aerogels integrated with phase change materials: a comprehensive review
JP2011038072A (ja) 多孔体とその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20220419