【摘 要】
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本研究以木材为载体,通过多孔吸附法、微胶囊包覆法、接枝共聚法制备了定形相变材料,并将其真空-加压浸渍到木材中,最终获得了相变储能木材,以此解决了相变材料易泄露及体积变化大的问题。同时,以水热还原法、原位化学沉积法和物理共混法在木材内部构建起高效导热网络,进一步解决了相变材料导热系数低的问题。主要研究内容如下:(1)利用木材和石墨烯凝胶的双重网络结构固着聚乙二醇,制备了形态稳定的相变储能木材,有效解
【基金项目】
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国家重点研发计划(2017YFD0601105); 国家自然科学基金(32001258); 浙江农林大学科研发展基金(2018FR042); 浙江省新苗人才计划(2021R412009);
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本研究以木材为载体,通过多孔吸附法、微胶囊包覆法、接枝共聚法制备了定形相变材料,并将其真空-加压浸渍到木材中,最终获得了相变储能木材,以此解决了相变材料易泄露及体积变化大的问题。同时,以水热还原法、原位化学沉积法和物理共混法在木材内部构建起高效导热网络,进一步解决了相变材料导热系数低的问题。主要研究内容如下:(1)利用木材和石墨烯凝胶的双重网络结构固着聚乙二醇,制备了形态稳定的相变储能木材,有效解决了相变材料的泄露问题,同时构建起高效的传热网络体系。微观结构测试表明,聚乙二醇被石墨烯凝胶包覆固定,并有效填充在木材孔隙中。热性能测试表明,复合材料具有良好的蓄热能力(107 J/g)和耐久循环性能。引入石墨烯凝胶后,复合材料的导热系数达0.53 W/(m*K),较纯木材提升654%。(2)为进一步解决相变材料的泄露问题,以正十八烷为芯材,密胺树脂为壁材制备了相变微胶囊,并将其引入木材内部,获得了相变储能木材。再将铜离子浸渍到木材中,以化学沉积法在木材内部沉积金属铜镀层,有效提高了复合材料的导热性能和物理力学性能。微观结构测试表明,金属铜包覆的微胶囊成功进入木材内部,并有效填充木材孔隙。测试表明复合材料具有良好的相变焓(94.6 J/g)、耐久循环性能和导热性能(0.53 W/(m*K))。(3)为彻底解决相变材料的泄露问题,以三乙醇胺为骨架物质,三苯基甲烷三异氰酸酯为偶联剂,聚乙二醇为相变材料,通过接枝共聚法制备了聚氨酯基固-固相变材料,再将其混合石墨烯粉末以真空浸渍法引入木材中,获得了石墨烯共混聚氨酯相变储能木材,彻底解决了相变材料的泄露问题,并有效提高了相变储能木材的导热系数和柔韧性。储能木材具有良好的热焓值(70.3 J/g)、热稳定性和热循环稳定性。引入石墨烯后,复合材料的导热系数可达0.417 W/(m*K),较纯木材提升了414%。
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