由于其非凡的机械强度和导电导热性，石墨烯纤维及其衍生物已被广泛用于各种功能应用中。在这项工作中，我们报告了使用与石墨烯纤维相同的湿法纺丝方法合成的三维（3D）空心还原氧化石墨烯管组件（HrGOTA）。HrGOTA具有很高的导热性，并显示出封装相变材料以实现有效的太阳-热能转换的独特能力。HrGOTA由湿气融合的空心还原氧化石墨烯管（HrGOTs）层组成，其单个热导率高达578 W m-1 K-1。通过将1-十八醇浸渍到HrGOTs中，得到了一种1-十八醇填充的HrGOT相变复合材料（PCC），其潜热为262.5 J g-1。这一高潜热来自于1-十八醇和还原的氧化石墨烯管之间的界面相互作用，这一点从填充1-十八醇和1-十八醇/多壁碳纳米管填充的HrGOTA样品的XRD图案的变化中可以看出。此外，1wt%的多壁碳纳米管被添加到PCC中以提高可见光的吸收。由于其高导热性和可见光吸收率，这些新的PCC显示出高达81.7%的太阳-热能转换和储存效率，与最先进的碳基PCC相称，但其碳重量百分比明显较低。
图1. (a) 显示通过同轴湿法纺丝制造HGOT的示意图。(b) HrGOT的SEM图像。(c) 准备好的HrGOTs的数字图像。(d) 干燥过程中作用于空心氧化石墨烯凝胶管的力的示意图。(e) HrGOTA的数字图像。(f) 两个垂直方向的HrGOTs外表面水分融合的SEM图像。
图2. (a-f) 由HrGOT制备的1-十八醇填充的HrGOT复合材料的数字图像，其开口干燥时间为1、5、10、15、30和60秒。(g) 液体1-十八醇在rGO片上的接触角测量。(h) 准备好的1-十八醇/MWCNT填充HrGOTA的数字图像。(i) 与1-十八醇和1-十八醇/MWCNT相比，填充有1-十八醇和1-十八醇/MWCNT的HrGOTA复合材料的XRD图案向右移动。
图3. (a) 填充1-十八醇的HrGOT的内热和外热相变焓值与它们的石墨烯重量百分比有关。(b) 1-十八醇填充的HrGOT在50次加热-冷却循环中的DSC曲线。(c) 1-十八醇填充的HrGOT的内热和外热相变焓值作为加热-冷却循环的函数。(d) 1-十八醇/MWCNT填充的HrGOT在50次加热-冷却循环中的DSC曲线。(e) 1-十八醇/MWCNT填充的HrGOT的内热和外热相变焓值作为加热-冷却循环的函数。(f) 1-十八醇、1-十八醇/MWCNT和1-十八醇/MWCNT填充的HrGOT在热板加热300秒内的质量保留百分比。
图4.（a）在热板上加热的1-十八醇（第一列）、1-十八醇/MWCNT（第二列）、1-十八醇填充的HrGOTA（第三列）和1-十八醇/MWCNT填充的HrGOTA（第四列）样品的红外图像。(b) 在热板上加热时，填充十八烷醇的HrGOTA、填充十八烷醇/MWCNT的HrGOTA、1-十八烷醇/MWCNT和1-十八烷醇样品的温度曲线。(c) 1-十八醇/MWCNT填充的HrGOTA中宏观和微观的导热网络示意图。(d) 通过LFA测量得出的1-十八醇/MWCNT和1-十八醇/MWCNT填充的HrGOTA的通面和面内热导率，不同碳重量百分比。(e) 1-十八醇/MWCNT填充的HrGOTA的热导率提升与最近文献中其他碳基PCC的比较。
图5：（a）1-十八醇、1-十八醇/MWCNT、1-十八醇填充的HrGOTA和1-十八醇/MWCNT填充的HrGOTA的紫外-可见-近红外表征。(b) 1-十八醇填充的HrGOTA和1-十八醇/MWCNT填充的HrGOTA在不同温度下的红外辐射率。(c) 1-十八醇/MWCNT填充的HrGOTA在太阳能模拟器中的太阳-热收集实验的设置示意图。(d) 在太阳辐射强度为4的情况下，不同层的1-十八醇/MWCNT填充的HrGOTA的温度曲线。(e) 在不同强度的太阳辐射下，具有五层的1-十八醇/MWCNT填充的HrGOTA的温度曲线。(f) 1-十八醇/MWCNT填充的HrGOTA的最大太阳-热能转换和储存效率与近期文献中的碳基PCCs的比较。
相关研究成果由伦斯勒理工学院Jie Lian等人2023年发表在ACS Applied Materials & Interfaces (https://doi.org/10.1021/acsami.3c00546)上。原文：Three-Dimensional Hollow Reduced Graphene Oxide Tube Assembly for Highly Thermally Conductive Phase Change Composites and Efficient Solar–Thermal Energy Conversion。
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