制备具有特殊结构的形状稳定复合相变材料(CPCMs)是防止相变材料(PCMs)泄漏、提高太阳能-热能转换能力的有效策略。文章分别在CO2和N2气氛中采用镁热还原SHS法制备石墨烯和氮化硼纳米片(BBNS)。然后，以羧甲基纤维素为支撑框架和粘合剂，采用定向冰冻法构建具有三维网络的各向异性、多级多孔氮化硼/石墨烯气凝胶，并浸渍聚乙二醇(PEG)以制备新型CPCMs。CPCMs的焓为150~160 J/g，最高热导率达0.390 W/(m⋅K)，比纯PEG高出约47％。CPCMs将太阳能转化为热能的能力显著增强。在模拟太阳光强度(100mW/cm2)下，其光热转换效率达到94.92%，照射20分钟后，表面温度可达72℃。由于CPCMs具有较高的光热转换效率和储热能力，其有望实现可再生太阳能的高效利用。
流程图1. CPCMs的示意图：(a)石墨烯纳米片的合成，(b)BNNS的合成，(c)CPCMs的合成。
图1. 气凝胶的(a) XRD 图谱和(b) BNNS 含量。
图2. BN-1 的照片以及 BN-0、BN-1、BN-2、BN-3 和 BN-4 的垂直 SEM 图像。
图3. (a) PEG/BN-0、(b) PEG/BN-1、(c) PEG/BN-2、(d) PEG/BN-3 和 (e) PEG/BN-4 的 SEM 图像。
图4. CPCMs 的 (a) FTIR 和 (b) XRD 图谱。
图5. CPCM 的 DSC(a)加热曲线、(b)冷却曲线、(c)负载速率和(d)焓。
图6. 经过 100 次加热和冷却循环后 PEG/BN-1 的 (a) DSC 图像和 (b) FTIR 曲线。CPCMs 的 (c) TGA 曲线和 (d) DTG 曲线。
图7. CPCMs的(a)红外热成像和 (b)热导率。
图8. 用于泄漏测试的 CPCMs 的(a) 熔化温度和 (b) 数码照片。CPCMs 的(c) 光热转换曲线和 (d) 光热转换效率。
相关研究成果由中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室Yong Li和北京科技大学材料科学与工程学院Xiubing Huang等于2024年发表在Ceramics International (https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.02.380 )上。
原文：Anisotropic and hierarchical porous boron nitride/graphene aerogels supported phase change materials for efficient solar-thermal energy conversion
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