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中國科學院理化技術研究所低溫工程學重點實驗室Yong Li和北京科技大學材料科學與工程學院Xiubing Huang等--各向異性和分級多孔氮化硼石墨烯氣凝膠支撐相變材料用于高效的太陽能-熱能轉換
       制備具有特殊結構的形狀穩定復合相變材料(CPCMs)是防止相變材料(PCMs)泄漏、提高太陽能-熱能轉換能力的有效策略。文章分別在CO2和N2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,采用定向冰凍法構建具有三維網絡的各向異性、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,最高熱導率達0.390 W/(m⋅K),比純PEG高出約47%。CPCMs將太陽能轉化為熱能的能力顯著增強。在模擬太陽光強度(100mW/cm2)下,其光熱轉換效率達到94.92%,照射20分鐘后,表面溫度可達72℃。由于CPCMs具有較高的光熱轉換效率和儲熱能力,其有望實現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)負載速率和(d)焓。
 

圖6. 經過 100 次加熱和冷卻循環后 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)熱導率。
 

圖8. 用于泄漏測試的 CPCMs 的(a) 熔化溫度和 (b) 數碼照片。CPCMs 的(c) 光熱轉換曲線和 (d) 光熱轉換效率。

        相關研究成果由中國科學院理化技術研究所低溫工程學重點實驗室Yong Li和北京科技大學材料科學與工程學院Xiubing Huang等人于2024年發表在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

轉自《石墨烯研究》公眾號
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