成果简介
近年来，通过在石墨烯气凝胶中引入相变基质来制备导热和形状稳定的相变材料已成为一种前景广阔的方法。然而，石墨烯气凝胶的机械脆性通常会限制其应用。本文，西南科技大学Fangfang He、Wenbin Yang等研究人员在《Solar Energy Materials and Solar Cells》期刊发表名为“Shape-stabilized phase change materials based on polyvinyl alcohol/carboxylated carbon nanotubes/graphene hybrid aerogels for efficient solar-thermal conversion and thermal camouflage”的论文，研究以氧化石墨烯（GO）、羧基碳纳米管（C-CNTs）和聚乙烯醇（PVA）为支撑材料，制备了弹性聚乙烯醇/羧基碳纳米管/石墨烯混合气凝胶（PCG）。
C-CNT 的加入可赋予 PCG 特殊的抗压特性，并提高形状稳定相变材料（SSPCM）的导热性。值得注意的是，PCG 在 50% 压缩应变下的抗压强度达到了惊人的 16.14 KPa。在此基础上，采用真空浸渍法将聚乙二醇（PEG）添加到 PCG 中，制备出 PCG@PEG SSPCM。PCG@PEG 的相变焓高达 169.6 J/g，具有优异的光热转换效率（88.9 %）和高热导率（0.640 W m-1 K-1）。此外，基于气凝胶独特的热缓冲特性，还设计了具有双层结构的 DPCG@PEG。覆盖了 DPCG@PEG 的高温金属模型表现出优异的红外隐身性能，实现了高温设备的红外隐身和热伪装。这项研究为制备新兴红外隐身材料提供了一个有意义的思路。
图文导读
图1.PCG和PCG@PEG SSPCM的制造策略。
图2.（a-d）PGA、PCG1、PCG2 和 PCG3 的 SEM 图像。
图3.（a） PVA/C-CNTs/GO和PCG3的XPS光谱。（b） PVA/C-CNTs/GO的C1s光谱。（c） PCG3的C1s光谱。（d） PCG3的N1s光谱。
图4.（a） PGA、PCG1、PCG2和PCG3在50%应变下的应力-应变曲线。（b） PCG35循环的应力-应变曲线。（c） 压缩结果与其他研究的比较。
图5.（a）DSC熔融曲线，（b）结晶曲线。（c） PEG和SSPCM的相变潜热直方图和温度 （d） 密封坩埚中100次熔融结晶循环期间PCG3@PEG的DSC曲线。（e） 相变焓和 （f） 温度。
图 6.（a） PEG和SSPCM的导热系数和热导率增强比（在90°C的热板上）。（b）加热过程和（c）冷却过程中的PGA@PEG和PCG@PEG红外热成像。
图7.（a） 模拟太阳光图示（100 mW/cm2）辐照实验。（b） 太阳热能转换过程中PGA@PEG和PCG@PEG的时间-温度曲线。
图8、DPCG3@PEG的红外隐身和热伪装能力
小结
本研究采用化学交联法制备了具有优异抗压性能的 PCG 杂化气凝胶，并将其作为 PEG 的支撑材料用于制备 SSPCM。研究了不同 C-CNTs 含量对 PCG 和 PCG@PEG 各项性能的影响。引入C-CNTs后，PCG 的抗压强度显著提高，达到16.14KPa。PCG3@PEG的相变焓为169.6J/g。引入C-CNT后，SSPCMs 的太阳热能转换效率和热导率也分别提高到88.9 %和0.640W m-1 K-1。基于气凝胶独特的隔热性能，本研究制备了一种具有双层结构的半填充 DPCG3@PEG，以评估其红外隐身和热伪装性能。在整个加热过程中，DPCG3@PEG 的表面温度较低。同时，被 DPCG3@PEG 覆盖的飞机模型部分始终呈现出与背景相同的白色，这意味着被覆盖的部分无法被红外探测器探测到。这些发现证明了双层结构 DPCG3@PEG 具有出色的热伪装和红外隐身性能。
文献：https://doi.org/10.1016/j.solmat.2024.112973
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
