Page 80 - 《精细化工》2020年第8期

·1578· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

T C =(T C,h +T C,c )/2 计算。每条 DSC 曲线清晰地显示出
对应于 M 相和 R 相之间的可逆相变的吸热峰和放热
峰，宽度（ΔT）是 T C,c 和 T C,h 之间的差异。

图 6 复合物相变温度与钨掺杂量关系曲线
Fig. 6 Relationship between phase transition temperature
and tungsten doping content

2.3 导热性能分析
图 5 不同钨掺杂量的二氧化钒/石墨烯复合物的 DSC
本文测试了复合材料的横向导热率。横向导热
曲线 系数高则可使智能隔热玻璃涂层上的热量快速传递
Fig. 5 DSC curves of vanadium dioxide/graphene composites
with different tungsten doping contents 到四周的金属边框和墙壁上，从而达到降低玻璃本
身温度的目的。表 3 为钨原子百分含量为 2.5%的不
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将不同钨掺杂量的二氧化钒/石墨烯复合物相 同石墨烯含量复合材料（样品 2 、7 、9 ~12 ）的导
变温度的测试结果列于表 2。当钨原子百分含量为 热性能检测结果。
2.5%时，相变温度约 32.2 ℃，非常接近室温。二氧
化钒发生相变现象是因为晶格中钒原子偏离了氧八 表 3 不同氧化石墨烯含量复合材料的导热性能
Table 3 Thermal conductivity test of composites with
面体的中心位置，而当钒原子被比它半径大的钨取 different graphene oxide contents
代时，在氧八面体中，可以让钨原子偏离的空间减 样品编号 α/(mm /s) C p/〔J/(g·K)〕 λ/〔W/(m·K)〕
2
小，这就稳定了二氧化钒的金属相 [23] ，达到降低相 2 # 0.950 0.414 0.700
变温度 T C 的目的。同时实验结果符合规律：当钨含 9 # 17.663 0.435 12.601
量增加时，T C 显著降低且 ΔT 增加。 10 # 20.015 0.439 15.025
11 # 20.479 0.446 16.075
表 2 不同钨掺杂量的二氧化钒/石墨烯复合物的相变温度 7 # 22.356 0.443 16.341
Table 2 Phase transition temperature of vanadium dioxide/ 12 # 17.886 0.460 13.822
graphene composites with different tungsten doping
contents
由表 3 中导热系数测试结果可知，氧化石墨烯
样品 钨原子
T C,c/℃ T C,h/℃ T C/℃ ΔT/℃ 含量是影响石墨烯复合材料导热性能的主要因素，
编号 百分含量/%
且与其中氧化石墨烯的添加量密切相关。当氧化石
1 # 0 64.4 67.5 66.0 3.1 # # # #
3 # 0.5 55.8 60.9 58.4 5.1 墨烯含量由 0 增加到 4%时（样品 2 、9 ~11 、7 ），
4 # 1.0 46.8 53.2 50.0 6.4 钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合材料的导热系数随之
#
5 # 1.5 39.8 47.6 43.7 7.8 增加；当氧化石墨烯含量为 4%时（样品 7 ），导热
6 # 2.0 29.4 37.9 33.7 8.5 系数由 0.700 W/(m·K)增大至 16.341 W/(m·K)；氧化
#
7 # 2.5 27.1 37.3 32.2 10.2 石墨烯含量继续增加到 5%时（样品 12 ），导热系
2
8 # 3.0 27.2 37.6 32.4 10.4 数又降至 13.822 W/(m·K)。碳原子经过 sp 杂化形成
σ键，为石墨烯的基本结构，单层石墨烯的导热系
图 6 为复合物相变温度与钨掺杂量的关系曲 数高达 5300 W/(m·K) [24] ，同时网状结构使其比表面
2
线。由图 6 可更直观地看出，当钨原子百分含量小 积高达 2360 m /g。巨大的比表面积使复合涂层中添加
于 2.0%时，相变温度的降低和钨含量的增加是线性 少量石墨烯就可以形成效果很好的导热网格 [25-27] ，如
相关的；当钨原子百分含量为 2.5%时，相变温度的 在 SEM 图中所观察到的，从而提升了涂层的导热性
减小幅度变小；随着钨原子百分含量继续增加到 能。但当石墨烯复合量较多时，导热系数出现降低，
3.0%时，相变温度变化趋于平缓。说明调节钨含量 原因可能是：（1）因为范德华力的作用，二维的石
可以有效调控二氧化钒的相变温度。 墨烯片会聚集成块，形成杂乱无章的结构，导致比