锡铋合金/肉豆蔻酸制备具有金属外壳的储能木材

摘要

【目的】利用锡铋合金对肉豆蔻酸浸渍材进行热处理，在热的驱动下将锡铋合金引入木材内部，以解决木基相变储能材料面临的液体泄漏和导热性差问题。【方法】以浸渍了肉蔻豆酸的杨木为基材，通过高低温交替热处理将锡铋合金与基材结合，制备具有金属外壳的储能木材。利用扫描电镜、邵氏硬度计、万能力学试验机、导热系数仪、差式扫描量热仪对储能木材的微观形貌、端面硬度、顺纹抗压强度和热性能进行测试。【结果】在160～220℃热处理1～5 min下试样质量增长效果显著，力学性能与热性能随着热处理温度的上升与时间的延长而提升，顺纹抗压强度和端面硬度相较于未处理材分别提升了120.02%～149.59%、13.53%～46.93%，轴向、径向导热率分别提升了34.18%～165.67%、38.11%～80.70%。在190℃热处理5 min条件下锡铋合金的填充效果最佳，端面硬度、轴向、径向导热率达到最高值62.65 HD、0.532 4和0.298 7 W/（m·K）。木材内部肉豆蔻酸的留存率介于27.54%～63.68%之间，经过160℃热处理3 min后储能密度最高（59.38 J/cm³）。【结论】高低温交替热处理促使锡铋合金进入到木材的导管内，实现了不同程度的渗透。木材的三维孔隙结构与外层填充的锡铋合金解决了相变材料的液体泄漏及导热性差问题。制备的储能木材综合了木材、金属与相变材料的优势，具有更优异的端面硬度、顺纹抗压强度与热性能，有望应用于建筑墙体和储能地板等领域。

关键词

复合材料 / 储能 / 相变 / 杨木 / 肉豆蔻酸 / 锡铋合金 / 金属外壳

基金资助

大学生创新创业训练计划（S202310022157）;; 国家重点研发计划（2018YFD0600305）