Page 120 - 《精细化工》2023年第6期

·1270· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

MXene 具有很高的导热性，可通过热传导迅速将热
量传递到 PA 上。因此，复合材料的整体温度上升
很快，比纯 PA 的温度高。
复合材料的储存和光热转换效率（η）的计算公
式如下 [45-46] ：

mH
 / %   100 （1）
PS  (t  2 1 ) t
式中：m 为复合 PCM 的质量，kg；ΔH 为复合 PCM
2
的熔化焓，J/g；P 为辐照强度，MW/cm ；S 为辐照
2
面积，cm ；t 2 和 t 1 分别为相变后和相变前的辐照
时间，s。PA/MXene 复合 PCM 在 Xe 光照射下的
储存和光热转换效率可以根据公式（1）计算，结
果如表 3 所示。

表 3 样品的储存和光热转换效率
Table 3 Photothermal conversion energy storage efficiency
of samples
样品 t 1/s t 2/s Δt/s η/%

PA — — — —
图 12 纯 PA 和 PA/MXene 的光热转换时间-温度曲线 PA/MXene-2% 1280 1490 210 61.7
Fig. 12 Photo-to-thermal conversion time-temperature
curves of pure PA and PA/MXene PA/MXene-11% 1050 1220 175 72.4
PA/MXene-20% 760 920 160 84.5
当 荧 光灯辐 照 时间达 到 760 s 时，
PA/MXene-20%的温度达到 60 ℃，并出现一个短暂 根据公式（1）算出，PA/MXene-2%、PA/MXene-
的温度平台，材料温度停止上升；同样的，当辐照 11%和 PA/MXene-20%的 η 值分别为 61.7%、72.4%
时间达到 1050 和 1280 s 时，PA/MXene-2%和 和 84.5%。加入 MXene 作为吸收光和热的支撑材料
PA/MXene-11%也出现了温度平台。当 PA/MXene-2%、 后，PA/MXene 复合材料的储热性能和光热转换效
PA/MXene-11%和 PA/MXene-20%的辐射时间达到 率得到明显改善。这是由于 MXene 可以作为有效的
1490、1220 和 920 s 时，复合材料的温度再次上升。 光捕捉器和分子加热器，将太阳能转化为热能并将
不同样品 在 60 ℃时 均出现了温 度平台，表 明 热量储存到复合 PCM 中。因此，PA/MXene 复合相
变材料可以很好地利用可见光来实现太阳能的储存/
PA/MXene 复合材料的相变温度约为 60 ℃。在此温
度下，太阳能可储存在 PA/MXene 中，并且不会发 释放功能。
生温度上升。相变完成后，PA/MXene 复合材料继 3 结论
续升温至近 70 ℃，在将光源撤离后，温度开始持
续下降。在约 60 ℃时，再次出现温度平台，这是 本文通过简单的熔融共混法制备了一种具有优
由于材料再次相变放热产生的。此后，温度降到环 异性能的二维手风琴状 PA/MXene 复合 PCM。
境温度。相反的，纯 PA 在光照条件下未能达到其 MXene 具有良好的热稳定性，可以吸收所有波段的
相变温度，从曲线上可以看出，没有瞬时的温度平 光，并具有良好的光热转换效率，被选为支撑材料。
台。由于模拟太阳光中近红外光具有升温作用，纯 潜热大、腐蚀性低、相变温度合适的 PA 被用作 PCM。
PA 的升温曲线随着光照时间的增长而缓慢增加。与 对 PA/MXene 复合 PCM 的光热转换和相变特性进行
复合材料相比，纯 PA 的升温速率要慢得多，最终 了剖析后，得出以下主要结论：
未能达到其相变温度。随着室温和材料之间的温差 （1）复合 PCM 中 PA 与 MXene 紧密结合，
越来越大，热交换趋于平衡，曲线也趋于平缓。移 MXene 的层状结构为熔融 PA 提供了一个吸附面。
除光源后，样品温度迅速下降，直至室温。在加热 在材料的复合过程中，PA 与 MXene 之间仅仅是单
和冷却过程中，两个温度平台的持续时间非常短， 纯的物理吸附，晶体结构和化学性质不受影响。
这是由于 MXene 在模拟太阳光照射下有效地吸收 MXene 的加入增强了复合材料的形貌稳定性，大幅
和捕捉了所有波段的光，并将光转化为热。由于 降低了 PA 的泄漏风险。