导读

能源是人类生存和发展的基础，随着世界经济的发展，人类不仅面对着能源短缺的现实，同时也在承受着大量化石能源消耗所带来的环境压力。相变储热由于装置简单、成本低廉等独特优势，在太阳能和废热等节能领域中有着诱人的应用前景，也成为能源储存和提高能源利用率的关键技术之一，其中相变材料（PCMs）是相变储热的核心。

在相变材料中，固-液相变材料相变潜热大，是最具实用价值的相变储能材料。与无机相变储能材料相比，有机相变储能材料具有储热密度大、无腐蚀性、热稳定性好及价格低廉等优点。据现有文献报道，目前所研究的有机相变材料中，赤藓糖醇由于其优异的热性能而备受关注，为了充分利用赤藓糖醇高相变焓的独特优势，开发可适用于不同相变温度的赤藓糖醇基共晶材料，也逐渐受到关注。 

目录

1、实验成果简介

本文结合理论与实验，开发了赤藓糖醇/硫脲的共晶混合物，并以赤藓糖醇及赤藓糖醇/硫脲、赤藓糖醇/木糖醇为相变材料，聚乙烯醇（PVA）为支撑材料，石墨烯为导热增强材料，采用静电纺丝法制备了相变温度为117.54 ℃、98.36 ℃和81.98 ℃的相变复合纤维，并研究石墨烯对复合纤维形貌及热性能的影响。

2、图文导读

图1  E-TU和E-X两种二元混合物的相图

图2  纯物质和相变复合材料XRD及FTIR图

图3  静电纺丝纤维SEM图

图4  纯E/E-TU /E-X共晶混合物及含有石墨烯的复合纤维DSC曲线

图5  复合材料导热系数

3  结论

采用理论计算和实验的方法研究了E-TU的共晶混合物，采用静电纺丝法制备了可用于80～120 ℃范围内的E/PVA/G、(E-TU)/PVA/G和(E-X)/PVA/G相变复合材料，并研究了石墨烯的添加对复合材料形貌及其热性能的影响。

（1）成功地开发了E-TU共晶混合物，其共晶组成（质量分数）为0.67∶0.33，相变温度和相变焓分别为98.63 ℃和274.5 J/g。

（2）XRD和FTIR结果显示，复合材料中各物质之间是物理结合，没有发生化学反应。SEM图显示，圆柱状复合纤维直径为0.95～1.12 μm，纤维直径随着石墨烯含量的增加而减小。复合纤维在10次热循环之后仍然保持很好的形貌。

（3）E/PVA/G、(E-TU)/PV/G和(E-X)/PVA/G相变焓分别为241.6 J/g、191.4 J/g和192.7 J/g，在10次热循环后其焓值损失率为1.2%、0.5%和0.5%；导热系数达到2.08 W/(m·K)、1.82 W/(m·K)和1.76 W/(m·K)，分别增加了258%、312%和260%。由于石墨烯加快了热流在复合材料中的传导，使得材料相变温度和熔程有不同程度的减小，导热系数也显著增强。