论文部分内容阅读
开发利用可再生能源是克服能源危机的重要方式之一,相变材料（Phase change material,PCM）广泛用于热能储存系统中以整合和管理可再生能源。然而,PCM在相变过程中的渗漏限制了它们在热能储存（Thermal energy storage,TES）中的实际应用。制备定形相变材料（Shape-stabilized PCM,SSPCM）是防止渗漏和提高PCM储能能力的有效策略,可以通过将PCM微胶囊化（Microencapsulated PCM,MEPCM）包覆在壳中或者整合到支撑物质中来实现。将PCM包覆在微米或纳米级的胶囊内,能有效解决PCM的液相渗漏、相分离以及腐蚀性等问题。将制备的MEPCM与高分子基体复合,通过PCM微胶囊化与定形结合,可以降低渗漏率、同时提高复合材料的力学性能。石蜡（Paraffin,Pa）因其良好的化学稳定性和高潜热值被选为芯材,石墨烯（Graphene,Gr）和二氧化硅（Silicon dioxide,SiO2）分别作为壳材,选用硅橡胶（Silicone rubber,SR）为基体,制备了两种类型的石蜡相变微胶囊/硅橡胶复合材料。本论文主要内容包括:（1）采用静电自组装方法制备了不同石墨烯含量的石蜡（Pa）@石墨烯（Gr）相变微胶囊。Pa@Gr微胶囊具有核壳结构,相变潜热高于200 J·g-1。将制备的Pa@Gr相变微胶囊添加到SR基体中,研究了Pa@Gr/SR复合材料的热性能和力学性能。当加入Pa@Gr达到30份时,复合材料的相变潜热和拉伸强度分别为53.39 J·g-1和0.427MPa。（2）通过溶胶-凝胶法制备了具有氨基封端的石蜡（Pa）@二氧化硅（SiO2）相变微胶囊,Pa@SiO2相变微胶囊的相变潜热为191.20 J·g-1、包覆效率为76.05%,然后将其加入到SR基体中获得Pa@SiO2/SR复合材料。Pa@SiO2/SR复合材料的相变潜热值达到92.39 J·g-1,并且具有低的渗漏率和优异的机械性能,拉伸强度可达到1.041 MPa,优于纯SR。这是由于SiO2既可以包覆石蜡减弱对SR的负面影响,同时其表面上的硅烷醇（Si-OH）基团可以与SR基体中的OH基团之间形成氢键,从而显著改善了Pa@SiO2/SR复合材料的力学性能。