【摘 要】
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随着全球能源危机问题的凸显,将可再生的太阳能用于能源转化和储存的相关研究及应用日益得到全社会的重视。具有优异储能能力且相变温度恒定的相变材料（Phase change materials,PCMs）可用于太阳能的热转换和储存。有机固-液相变材料作为应用最广泛的相变材料之一,相变过程体积变化小、相变温度适宜且潜热高,适合应用于光热储能领域。然而,有机固-液相变材料存在一些亟需解决的问题,如导热低、易
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随着全球能源危机问题的凸显,将可再生的太阳能用于能源转化和储存的相关研究及应用日益得到全社会的重视。具有优异储能能力且相变温度恒定的相变材料（Phase change materials,PCMs）可用于太阳能的热转换和储存。有机固-液相变材料作为应用最广泛的相变材料之一,相变过程体积变化小、相变温度适宜且潜热高,适合应用于光热储能领域。然而,有机固-液相变材料存在一些亟需解决的问题,如导热低、易泄漏、功能单一等。针对这些问题,本文以有机固-液相变材料作为相变介质,以生物质通过多种方法制备出功能化的多孔材料作为支撑材料,从而得到能够有效防止泄漏且形状稳定的定型相变复合材料（FSPCMs）,并同时提高了相变复合材料的综合性能,使其具备优异的光热储能能力。（1）以果胶和凹凸棒石（ATP）为原料,通过简单的冷冻干燥后碳化得到多级孔碳化气凝胶。阳离子(Ca2+)的加入可以实现聚合物链的超分子键合,增强了气凝胶的机械性能。与文献报道的直接炭化生物质材料相比,本文制备的碳化气凝胶（ATPP,ATP-Pectin）克服了脆弱的缺陷,具有优异的机械性能,80%应变的抗压强度最高可达0.4Mpa。通过熔融浸渍法将十二胺（DDA）负载于碳化气凝胶中得到了性能良好的定型相变材料。采用多种表征技术对ATPP及其制备的DDA/ATPP相变复合材料的化学结构、微观结构、热稳定性、机械性能、储热性能、光热转化性能和导热系数等进行了测定表征。结果表明,ATPP能有效提高复合材料的形状稳定性和导热性能。同时,复合材料在26.96℃融化,融化焓为175.7k J·kg-1,有着77.5%的光热转换效率。这种低成本碳基定型相变复合材料的结构和热性能揭示了其在光热储热方面的潜在应用。（2）采用溶液共混法将果胶与MXene纳米片（Ti3C2Tx）进行自组装,制备了三种不同比例的MXene-果胶气凝胶,并与以钙离子交联的果胶气凝胶进行对比。通过熔融浸渍法将十二胺（DDA）负载于MXene-果胶气凝胶中制备定型相变材料。研究结果表明,当Ti3C2Tx含量为3%时,相变复合材料的相变温度为25.47℃即人体感到舒服的温度,相变潜热为218.8k J·kg-1、导热系数为0.1817W·m-1·K-1,所制备的FSPCMs具有相变温度适宜、潜热高、冷热循环稳定性好、机械性能强、光热能量转换能力突出（可达92%以上）、保温性能好等特点。因此,具有较好的光吸收和力学性能的果胶基复合材料在能源转换和建筑节能方面具有广阔的应用前景。（3）通过将相变复合材料填充至建筑石膏中制备相变复合石膏砌块。利用膨胀石墨吸附十二醇,并用果胶、海藻酸钠溶液进行微封装。将制得的相变复合材料与建筑石膏结合制备十二醇/膨胀石墨相变复合石膏砌块。十二醇/膨胀石墨相变复合石膏砌块具有最高36.11k J·kg-1的相变焓值以及高达10800N的断裂荷载。同时,十二醇/膨胀石墨相变复合石膏砌块具备良好的保温能力,已通过中试放大试验,是一种可靠的建筑节能材料。
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