制備具有特殊結(jié)構(gòu)的形狀穩(wěn)定復(fù)合相變材料(CPCMs)是防止相變材料(PCMs)泄漏、提高太陽能-熱能轉(zhuǎn)換能力的有效策略。文章分別在CO
2和N
2氣氛中采用鎂熱還原SHS法制備石墨烯和氮化硼納米片(BBNS)。然后，以羧甲基纖維素為支撐框架和粘合劑，采用定向冰凍法構(gòu)建具有三維網(wǎng)絡(luò)的各向異性、多級多孔氮化硼/石墨烯氣凝膠，并浸漬聚乙二醇(PEG)以制備新型CPCMs。CPCMs的焓為150~160 J/g，最高熱導(dǎo)率達(dá)0.390 W/(m⋅K)，比純PEG高出約47％。CPCMs將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能的能力顯著增強(qiáng)。在模擬太陽光強(qiáng)度(100mW/cm
2)下，其光熱轉(zhuǎn)換效率達(dá)到94.92%，照射20分鐘后，表面溫度可達(dá)72℃。由于CPCMs具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率和儲熱能力，其有望實(shí)現(xiàn)可再生太陽能的高效利用。
流程圖1. CPCMs的示意圖：(a)石墨烯納米片的合成，(b)BNNS的合成，(c)CPCMs的合成。
圖1. 氣凝膠的(a) XRD 圖譜和(b) BNNS 含量。
圖2. BN-1 的照片以及 BN-0、BN-1、BN-2、BN-3 和 BN-4 的垂直 SEM 圖像。
圖3. (a) PEG/BN-0、(b) PEG/BN-1、(c) PEG/BN-2、(d) PEG/BN-3 和 (e) PEG/BN-4 的 SEM 圖像。
圖4. CPCMs 的 (a) FTIR 和 (b) XRD 圖譜。
圖5. CPCM 的 DSC(a)加熱曲線、(b)冷卻曲線、(c)負(fù)載速率和(d)焓。
圖6. 經(jīng)過 100 次加熱和冷卻循環(huán)后 PEG/BN-1 的 (a) DSC 圖像和 (b) FTIR 曲線。CPCMs 的 (c) TGA 曲線和 (d) DTG 曲線。
圖7. CPCMs的(a)紅外熱成像和 (b)熱導(dǎo)率。
圖8. 用于泄漏測試的 CPCMs 的(a) 熔化溫度和 (b) 數(shù)碼照片。CPCMs 的(c) 光熱轉(zhuǎn)換曲線和 (d) 光熱轉(zhuǎn)換效率。
相關(guān)研究成果由中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所低溫工程學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Yong Li和北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Xiubing Huang等人于2024年發(fā)表在Ceramics International (https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.02.380 )上。原文：Anisotropic and hierarchical porous boron nitride/graphene aerogels supported phase change materials for efficient solar-thermal energy conversion
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
