前沿 | 新方法合成柔性复合相变材料膜,用于可穿戴的光-热管理器件
中国科学院大连化物所史全团队在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为“Flexible graphene aerogel-based phase change film for solar-thermal energy conversion and storage in personal thermal management applications”的论文,研究人员以聚合物和石墨烯为原料合成了具有优异柔韧性的复合石墨烯膜,并将相变材料复合其中得到柔性的复合相变材料膜。
该复合相变材料膜具有优秀的形状稳定性,即使在高于相变温度时仍然保持固态而不发生泄漏;具有高相变材料负载量,表现出优异的储热能力,即使经过500个热循环和弯曲循环仍然保持稳定;具有出色的光-热转化能力,可迅速将太阳能转化为热能储存,转化效率最高可达96%。研究人员进一步将该复合相变材料膜贴到人体模型表面,结果表明在弯曲状态其仍然表现出稳定的光-热转化性能。该复合相变材料膜表现出可应用于人体可穿戴光-热管理领域的潜力,为可穿戴智能织物的开发提供了新方向。
2图文导读
图1。GAF-PW CPCF的合成程序。
图2。(a–c)柔性GAF-PW CPCF的图像,(d,f)放大倍数的GA和(e,g)放大倍数的GAF,(h)GAF-PW和(i)拉曼光谱的SEM图片GOA和GAF。
图3。(a)PW,GAF和GAF-PW CPCF的XRD图谱和(b)FTIR光谱。
图4。(a)形状稳定性测试后的GAF-PW图片,(b)TG和DTG曲线,(c)DSC曲线,以及(d)PW,GA-PW和GAF-PW的相应柱形图。
图5。(a)DSC曲线和(b)GAF-PW在循环测试过程中的相应柱形图,(c)DSC曲线和(d)GAF-PW弯曲稳定性测试后的泄漏测试图像。
图6。(a)PW,GA,GAF和GAF-PW的紫外可见吸收光谱,(b)不同辐照强度的GAF-PW CPCF的太阳热转换曲线,涂有GAF-PW CPCF的人体模型的红外图像手臂和胸部的一侧(c)在辐照下持续210 s,(d)在去除辐照后持续10 s。
3小结
综上所述,本文设计并合成了一种具有优异的热性能,长期循环稳定性,先进的柔韧性和优异的太阳热转化性能的新型GAF-PW CPCF 。即使经过频繁的弯曲过程,GAF-PW CPCF仍可表现出出色且稳定的柔韧性。这种灵活的GAF-PW CPCF已针对人体模型进行了进一步定制,并展示了可穿戴热管理中出色的太阳能热能转换能力。可以预见,这项工作开发的GAF-PW CPCF可能显示出可应用于个人可穿戴热管理领域的巨大潜力,为可穿戴织物的开发提供了有希望的方向,以增强人体在寒冷环境中的适应性。
实际上,研究人员最近对基于石墨烯的PCM进行了广泛的探索,而刚性特性的确限制了它们的进一步应用,尤其是在柔性智能设备的热管理方面。本工作中获得的GAF-PW CPCF具有内在的灵活性,可以更好地适应不同的操作场景。同时,出色的热能存储能力和太阳热能转换能力确保可以从各种能源中获取大量的热能。GAF-PW CPCF极有希望拓宽高级热能管理的应用场景,不仅适用于人体的智能温度控制设备,而且还适用于受控设备上其他复杂表面的热管理。
文献:
来源:材料分析与应用