一种主动式热管理柔性储热复合相变材料及制备方法和应用技术

一种主动式热管理柔性储热复合相变材料及制备方法和应用，属于复合材料领域

【技术实现步骤摘要】
一种主动式热管理柔性储热复合相变材料及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种主动式热管理柔性储热复合相变材料及制备方法和应用，属于复合材料领域
。

技术介绍

[0002]热能管理技术可以有效地解决热能供应与需求在时间
、
空间上的供需不平衡问题，进而提高能源利用率
。
其中，相变材料
(PCM)
可通过自身相态的可逆转变
(
从液态到固态
、
固态到液态
)
实现相变潜热的储存与释放，在电子器件的控温散热及建筑行业的采暖保温等领域具有极大的应用潜力
。(W.Aftab,X.Huang,W.Wu,Z.Liang,A.Mahmood,R.Zou,Energy Environ.Sci.2018,11,1392
‑
1424.)
[0003]传统的被动式相变热管理技术仅依靠温差驱动热能存储与释放过程，其往往受到季节
、
环境等诸多因素限制
。
主动式相变热管理技术可通过能量转换过程实现热能转换，进而驱动相变热存储过程
。
同时，相变储热层可有效调控目标物的周围环境温度，使其维持在合适的工作温度范围之中
。
尽管如此，其内部耦合的热能转换及相变储热元件一般具有较大的室温刚性，导致主动式相变热管理材料的机械性能及柔韧性较差，难以满足实际应用需求
。
截至目前，鲜有主动式热管理柔性储热复合相变材料的相关报道r/>。
因此，开发制备主动式热管理柔性储热复合相变材料在电子器件热管理
、
人体健康穿戴领域具有重要的应用价值
。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在将电热转换功能与柔性储热技术相结合，构建具有双功能层结构的主动式柔性相变热管理材料
。
上层的电热转换功能层通过焦耳热效应实现电热转换；下层的柔性相变储热层通过热能的存储与释放过程调控目标物体的周围环境温度
。
柔性相变储热层通过分子结构设计得到具有良好柔顺性及相变组分相容性的聚醚胺高分子网络，并进一步包覆相变组分制得
。
利用刮涂
、
旋涂等手段将导电浆料均匀涂敷于柔性相变储热层表面构筑电热转换功能层，从而实现电热转换与柔性储热的功能耦合
。
在解决材料室温刚性大的同时，赋予其电热转换功效
。
[0005]本专利技术目的是提供一种主动式热管理柔性储热复合相变材料
。
该相变材料在具备良好室温柔性基础之上，集电热转换与热能管理特性于一体，制备工艺简单，具有广阔的应用前景
。
[0006]一种主动式热管理柔性储热复合相变材料，所述复合相变材料为双层结构，上层为电热转换功能层，下层为柔性相变储热层
。
其中，所述柔性相变储热层由柔性聚醚高分子网络及原位负载其中的有机固液相变材料组成
。
电热转换功能层通过旋涂
、
刮涂
、
及丝网印刷等方式均匀涂敷于柔性相变储热层进而得到主动式热管理柔性储热复合相变材料
。
[0007]进一步地，所述柔性聚醚胺高分子网络为具有下列结构通式的高分子聚合物，
n
＝
10
～
10000
的整数
。
[0008][0009]本专利技术所述柔性聚醚胺高分子网络由聚醚胺分子与乙二醇二缩水甘油醚分子经开环聚合反应而成，聚醚胺与溶剂的质量比为1：
(5
‑
10)。
[0010]优选地，所述溶剂为四氢呋喃
、
二氧六环
、
石油醚
、
丙酮
、
氯仿
、
二硫化碳
、
苯
、
甲苯
、
硝基苯
、
氯苯
、
环己烷
、
正己烷中的至少一种
。
[0011]优选地，所述有机相变材料为十二烷
、
十三烷
、
十四烷
、
十五烷
、
十六烷
、
十七烷
、
十八烷
、
十九烷
、
二十烷
、
正十二醇
、
正十四醇
、
正十六醇
、
十二酸
、
十四酸
、
十六酸
、
十八酸
、
硬脂酸丁酯
、
棕榈酸甲酯
、
硬脂酸甲酯
、
巯基乙酸十八烷基酯
、
乙酰胺
、
佛尔酮
、
聚乙二醇
、
聚乙烯醇中的至少一种
。
[0012]优选地，所述的电热转换功能层为导电银浆
、
导电碳浆
、
导电铜浆
、
导电陶瓷浆料等导电浆料中的至少一种，所述的电热转换功能层和柔性相变储热层的质量比为
1:3
～
1:100。
[0013]优选地，所述导电浆料涂敷途径为旋涂
、
刮涂
、
及丝网印刷等方式中的至少一种
。
本专利技术的另一目的是提供上述主动式热管理柔性储热复合相变材料的制备方法
。
[0014]一种主动式热管理柔性储热复合相变材料的制备方法，包括下述工艺步骤：
[0015]①
制备聚醚胺分子与乙二醇二缩水甘油醚分子的有机分散体系；
[0016]②
将相变分子加入
①
步骤所得分散体系，经开环聚合反应原位负载相变组分，制得有机预聚体；
[0017]③
将
②
步骤所得预聚体，经静置
、
去除溶剂
、
加热干燥得到柔性相变储热层
。
[0018]④
将
③
步骤所得柔性相变储热层，经刮涂电热转换功能层
、
固化处理得到具有双层结构的主动式热管理柔性储热复合相变材料
。
[0019]专利技术所述主动式热管理柔性储热复合相变材料通过分子结构设计得到具有良好柔顺性及相变组分相容性的聚醚胺高分子网络，并进一步包覆相变组分制得柔性相变储热层，并进一步耦合电热转换功能层实现动式热管理柔性储热复合相变材料的制备
。
[0020]上述技术方案中，所述步骤
①
，将聚醚胺分子
、
乙二醇二缩水甘油醚分子分散于有机溶剂中，磁力搅拌混合均匀，所述聚醚胺分子与乙二醇二缩水甘油醚分子的质量比为
(1
‑
3)
：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种主动式热管理柔性储热复合相变材料，其特征在于：所述复合相变材料为双层结构，上层为电热转换功能层，下层为柔性相变储热层；所述柔性相变储热层由柔性聚醚高分子网络和原位负载其中的有机固液相变材料组成
。2.
根据权利要求1所述的一种主动式热管理柔性储热复合相变材料，其特征在于：所述柔性聚醚高分子网络为具有下列结构通式的高分子聚合物：
n
＝
10
～
10000
的整数
。3.
根据权利要求2所述的一种主动式热管理柔性储热复合相变材料，其特征在于：所述柔性聚醚胺高分子网络由聚醚胺与乙二醇二缩水甘油醚在溶剂中经聚合反应而成，聚醚胺分子和乙二醇二缩水甘油醚分子的质量比为
(1
‑
3)
：
1。4.
根据权利要求3所述的一种主动式热管理柔性储热复合相变材料，其特征在于：所述聚醚胺与溶剂的质量比为1：
(5
‑
10)
，所述溶剂为四氢呋喃
、
二氧六环
、
石油醚
、
丙酮
、
氯仿
、
二硫化碳
、
苯
、
甲苯
、
硝基苯
、
氯苯
、
环己烷
、
正己烷中的至少一种
。5.
根据权利要求1所述的一种主动式热管理柔性储热复合相变材料料，其特征在于：所述有机固液相变材料为十二烷
、
十三烷
、
十四烷
、
十五烷
、
十六烷
、
十七烷
、
十八烷
、
十九烷
、
二十烷
、
正十二醇
、
正十四醇
、
正十六醇
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐炳涛，刘璐，张宇昂，张淑芬，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：