Page 46 - 《精细化工》2022年第12期

·2412· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

的束缚作用也开始下降，若此时导热增强剂仍然能 定，CuNP 中的铜核是以单质铜的形式存在。
够维持稳定分散，则可以认为添加的导热增强剂在
体系内有良好的分散稳定性，也说明导热增强剂与
工作材料之间具有良好的相容性，这也是考察固-
液 PCMs 是否具有稳定性能的重要标准之一 [41-44] 。
本课题组 [38] 之前的报道已经证明 CuNP 表面钝化剂
所提供的空间位阻效应可以有效防止纳米粒子团
聚，此外，PVP 与 PEG 之间的氢键也可以提高纳米
粒子的分散稳定性。纯 PEG 在融化后成为无色透明
状液体，而 CuNP/PEG 固-液 PCMs 由于 CuNP 的引
入使得颜色变为鲜红色，若掺杂的 CuNP 发生团聚、
沉降或氧化等变化，那么材料的吸光度会因为纳米
粒子颜色的改变而发生变化。因此，样品的吸光度
变化可以直观地反映 CuNP 在体系内的状态。
CuNP/PEG 固-液 PCMs 的分散稳定性见图 2。

图 3 CuNP/PEG PCMs 的 XRD 全谱图（a）和局部放大
图（b）
Fig. 3 Total XRD patterns(a) and drawing of partial
enlargement (b) of CuNP/PEG PCMs

PCMs 的相变焓值和热稳定性是评估材料性能

的重要指标。材料的相变焓值可以通过 DSC 曲线获
图 2 CuNP/PEG PCMs 的分散稳定性
Fig. 2 Dispersion stability of CuNP/PEG PCMs 取，分别对 PEG、CuNP(1%)/PEG、CuNP(2%)/PEG、
CuNP(3%)/PEG、CuNP(4%)/PEG 以及 CuNP(5%)/PEG
如图 2 所示，CuNP/PEG 固-液 PCMs 的吸光度 进行 DSC 测试，结果如图 4 及表 1 所示。

与体系内 CuNP 的掺杂量成正比，所有样品在放置
7 d 后，吸光度几乎与放置 0 d 的数据相同。结果说
明，即使在 PEG 发生相态转变的情况下，CuNP 既
没有团聚也没有被氧化，纳米粒子依然保持着稳定
的性质，说明 CuNP/PEG 固-液 PCMs 能够克服纳米
颗粒易氧化和团聚的缺点，CuNP 与 PEG 之间具有
良好的相容性，赋予了纳米粒子优秀的分散稳定性。
2.3 CuNP/PEG 固-液 PCMs 的热性能
通过 XRD 分析可以考察 CuNP 的氧化情况以及
PEG 在体系内的结晶性，结果见图 3。结果显示，
CuNP/PEG 固-液 PCMs 与 PEG 均在 2θ=19°和 23° 图 4 CuNP/PEG PCMs 的 DSC 曲线
处出现了极强的 PEG 结晶衍射峰，而且衍射峰强度 Fig. 4 DSC curves of CuNP/PEG PCMs

不受 CuNP 掺杂量变化的影响，说明 PEG 在体系内 由图 4 和表 1 可知，PEG、CuNP(1%)/PEG、
仍保持着良好的结晶性，也就是说，CuNP 与 PEG CuNP(2%)/PEG、CuNP(3%)/PEG、CuNP(4%)/PEG
之间的物理作用对 PEG 的结晶行为几乎没有影响。 和 CuNP(5%)/PEG 的相变焓（ΔH m ）分别为 183.5、
此外，CuNP/PEG 固-液 PCMs 曲线在 2θ=43.39°、 181.4、159.7、158.9、157.5 和 157.0 J/g，相变温度
50.51°及 74.23°处发现了铜结晶衍射峰，该峰符合单 （T m）分别为 58.3、59.5、58.2、60.3、60.2 和 58.7 ℃。
质铜的面心立方体（fcc）结构特征峰，由此可以确 引入 CuNP 后几乎没有改变固-液 PCMs 的相变温