海绵状氧化石墨烯/聚乙二醇复合相变材料的制备及性能

摘要

针对现有复合相变材料（Composite phase change material, CPCM）中载体质量较大且导热性能不佳的问题，采用改进的Hummers方法制备了氧化石墨烯（Graphene oxide, GO）胶体溶液，并通过冷冻干燥技术进一步制备成具有多孔结构的海绵状氧化石墨烯（Sponge-like graphene oxide, SLGO）.以SLGO为载体，聚乙二醇（Polyethylene glycol, PEG）为相变介质，通过真空浸渍结合超声辅助工艺，制备了SLGO/PEG复合相变材料.采用紫外-可见光谱（UV-Vis）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、 X射线衍射（XRD）、差示扫描量热法（DSC）和激光导热等表征技术分析了复合相变材料的微观结构和热物理性能.研究结果表明，PEG在SLGO孔隙中的有效填充和片层吸附作用不仅显著增大了石墨烯层间距，并通过氢键与SLGO表面的含氧官能团形成了稳定的相互作用.复合相变材料具有超过179 J/g的高潜热值和172.7 J/g的结晶焓，相对焓效率均超过90%，表明其优异的相变储能性能.尤为重要的是，SLGO的添加显著提升了材料的热导率，当SLGO的质量分数增至1%时，复合相变材料的热导率可达0.98 W·m^-1·K^-1.此外，随着SLGO含量的增加，复合相变材料的定形效果得到显著增强.

关键词

复合相变材料 / 海绵状氧化石墨烯 / 聚乙二醇 / 潜热值 / 热导率