Page 98 - 《精细化工》2021年第5期

·952· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

图 9 光热转换示意图（a），相变复合材料光照温度变化曲线（b）
Fig. 9 Schematic diagram of light-to-thermal conversion (a) and light temperature change curve of phase change composites（b）

为了计算光热转化效率，把复合相变材料的升 Q=m·ΔH （2）
温过程分为 3 个阶段 [26] ，如图 9b 局部放大图所示。 式中：m—复合相变材料的质量（g）；ΔH—复合相
开始时温度快速上升；然后，因为相变材料发生相 变材料的相变焓值（J/g）。
变而温度上升趋势变缓；最后，由于相变材料相变 则相变过 程 中复合相 变 材料光热 转 换效率
过程完成后温度又快速上升。这 3 个升温过程对应 （η）为 [26] ：
曲线都几乎为直线。黑色辅助线就是这 3 条直线的 η/%=(m·ΔH)/(I·S·t)×100 （3）
延长线。其中，相变材料相变过程升温曲线的延长 可计算得到 复合材料的 光热转换效 率约为
线与相变材料还未发生相变时的升温曲线延长线交 55%，该产品为二十烷的应用提供了一定理论基
点为相变的起始点；而相变材料相变过程升温曲线 础。不足的是，本工作的光热转换效率相比于前人
的延长线与相变材料完全发生相变后的升温曲线延 的一些研究结果（表 2）处于劣势，这与 r-GO 骨
长线交点为相变的终止点。因此，相变过程中输入 架有关，主要表现为两个方面：一是 r-GO 气凝胶
的光能 E（J）为 [26] ： 自身的低密度，导致热导率提升不明显；二是碳链
E=I· S·t （1） 上存在少量含氧基团和晶格缺陷，造成声子散射严
2
式中：I—光照强度（mW/cm ）；S—样品接受光照 重 [21] 。在今后的工作中将进一步研究和改进，尤
2
的面积（cm ）；t—相变时间（s），t=t e –t s〔其中： 其是封装骨架的选择与处理方面。在防止 PCM 泄
t e 为结束相变时间（s）；t s 为开始相变时间（s）〕。 漏的同时，增强它们的导电导热性将有助于材料的
[26]
而相变材料所吸收的能量即为其相变潜热Q（J） ： 实际应用。

表 2 本工作与其他文献的结果比较
Table 2 Comparison of the results between this work and other literatures
封装材料 相变材料 相变材料物质含量/% 焓值/（J/g） 复合材料热导率/[W/(m·K)] 光热转换效率/% 参考文献
PU@CNTs PEG 90.0 132.0 2.40 94.0 [6]
SWCNT PEG6000 96.0 126.1 0.42 89.3 [31]
MXene PEG 77.5 131.2 2.05 — [32]
GNP PEG 69.0 117.2 1.30 72.7 [33]
GF PEG8000 81.0 80.3 3.50 66.9 [34]
r-GO Paraffin wax 97.8 134.0 0.56 81.0 [35]
GP DA 80.0 157.6 0.47 78.0 [36]
r-GO Eicosane 97.0 214.8 0.42 55.0 本工作
注：PU@CNTs 为聚氨酯@碳纳米管；SWCNT 为单壁碳纳米管；GNP 为石墨烯纳米片；GF 为石墨烯泡沫；GP 为石墨烯骨架；
PEG 为聚乙二醇；Paraffin wax 为石蜡；DA 为十二烷；MXene 为迈克烯；相变材料物质含量均以相变复合材料的质量为基准。

（1）通过 DSC 测试发现，复合材料的相变潜热
3 结论
与二十烷的质量分数成正比，相变温度略高于纯二

通过超临界 CO 2 干燥制备了 r-GO 气凝胶，并 十烷。经过 50 次的循环性能测试，复合材料表现出
吸附二十烷获得了复合相变材料。 优良的循环稳定性。