【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料合成，具体涉及一种碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元复合体及其制备方法。
技术介绍
1、空天往返系统、航天飞机等高超声速飞行器在再入大气层阶段会受到巨大的气动加热作用，为保证飞行器安全性，需要在飞行器表面设计热防护系统，通过选用轻质、高效和耐高温的隔热材料以尽量减少热量向内部的传递。面对气动加热造成的严峻环境，除被动地阻隔大部分热量外，还应有高效的热控复合材料对剩余热量加以吸收或控制，以进一步提高热防护系统的可靠性。
2、相变材料指随温度变化而改变物理形态并能提供潜热的物质，固-液相变材料在熔融和凝固时可以吸收或放出大量热量，从而保持材料本身的温度在一段时间内不变，这一特性使得相变材料被广泛应用于航空航天领域。然而相变材料普遍存在熔融泄漏的问题，为有效解决泄漏问题，中国专利申请cn106497521a采用封装技术将脂肪酸与气凝胶材料复合，制备得到的复合定形相变储能材料具有良好的形状稳定性和较高的潜热值，能有效增强固液相变材料的实用性和安全性，但该气凝胶机械性能较差，在使用过程中易碎。也有研究者以石墨烯泡沫作为支撑载体与有机相变材料混合，制得相变复合材料(energyenviron.sci.,2014,7,1185)，虽然以石墨烯泡沫为骨架得到的复合相变材料具有很高的导热系数，但是泡沫孔径高达200μm，很难对相变材料具有高的负载量，在实用过程中出现泄露风险。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术提出一种碳泡沫/碳气凝胶/相变
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元复合体制备方法，该三元复合体制备方法包括如下步骤：
5、s1.将间苯二酚、甲醛和碳酸钠加入去离子水搅拌均匀，得到酚醛溶胶液；
6、s2.将未炭化的碳泡沫在酚醛溶胶液中进行浸渍，凝胶后进行老化、溶剂置换、干燥和炭化，得到碳泡沫/碳气凝胶复合材料；
7、s3.将相变材料加热至高于其熔点的温度，将碳泡沫/碳气凝胶复合材料浸入熔融状态的相变材料，并在真空条件下保持一定时间，室温冷却后得到碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元复合体。
8、进一步地，碳泡沫包括煤基碳泡沫、树脂基碳泡沫或生物质基碳泡沫。
9、进一步地，碳泡沫为块体，孔径范围为30～500μm，孔隙率为73～86％。
10、进一步地，相变材料为高级脂肪烃类、糖醇类或结晶水合盐类。
11、进一步地，相变材料的熔点为30～160℃。
12、进一步地，步骤s3中，在真空条件下保持1～5h。
13、此外，本专利技术还提出一种碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元复合体，该三元复合体采用上述方法制备得到。
14、进一步地，三元复合体由相变材料和碳基多孔载体基质复合而成，其中载体基质为碳泡沫/碳气凝胶复合材料，相变材料填充于载体基质的孔隙内。
15、进一步地，三元复合体中各部分组成以质量百分比计，相变材料为55～75wt％，碳气凝胶为4.1～10.25wt％，碳泡沫为19.75～3.9wt％。
16、进一步地，碳气凝胶为以甲醛和间苯二酚为原料，经溶胶-凝胶-溶剂置换-干燥-炭化后在碳泡沫原位生长，孔径为20～600nm。
17、(三)有益效果
18、本专利技术提出一种碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元复合体及其制备方法，该方法采用真空浸渍、溶剂置换、干燥和炭化等工艺过程，酚醛基碳气凝胶在碳泡沫骨架上原位生成，将相变材料加热至高于其熔点的温度后，将碳泡沫碳气凝胶复合材料在真空条件下浸入熔融状态的相变材料中，冷却至室温后得到碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元相变复合体，通过碳气凝胶的毛细管力阻止熔融的相变材料渗流，通过碳泡沫增强复合材料的力学性能，具有相变潜热高、热稳定性优异和隔热性能好等特点。
19、本专利技术具有以下有益效果：
20、1.本专利技术制备的三元复合体的相变焓达到150.26-236.78j/g，具有相变储热高的优点。
21、2.本专利技术制备的三元复合体的复合导热系数较碳泡沫材料的导热系数降低34％，具有良好的隔热性能。
22、3.碳气凝胶作为比表面积大且多孔隙的三维结构载体，能够将相变材料均匀嵌锁在复合体骨架内部，可以解决固-液相变材料在相变过程中的渗漏问题。
23、4.碳泡沫作为力学增强体，利用本体增强方式引入复合材料中，与碳气凝胶结合形成三维互穿网络结构，能够在不破坏热学性能的同时，增强封装作用和力学性能。
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1.一种碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元复合体制备方法，其特征在于，所述三元复合体制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的三元复合体制备方法，其特征在于，所述碳泡沫包括煤基碳泡沫、树脂基碳泡沫或生物质基碳泡沫。
3.如权利要求2所述的三元复合体制备方法，其特征在于，所述碳泡沫为块体，孔径范围为30～500μm，孔隙率为73～86％。
4.如权利要求1所述的三元复合体制备方法，其特征在于，所述相变材料为高级脂肪烃类、糖醇类或结晶水合盐类。
5.如权利要求4所述的三元复合体制备方法，其特征在于，所述相变材料的熔点为30～160℃。
6.如权利要求1所述的三元复合体制备方法，其特征在于，步骤S3中，在真空条件下保持1～5h。
7.一种碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元复合体，其特征在于，所述三元复合体采用上述任一项权利要求所述的方法制备得到。
8.如权利要求7所述的碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元复合体，其特征在于，所述三元复合体由相变材料和碳基多孔载体基质复合而成，其中载体基质为碳泡沫/碳气凝胶复合材料
9.如权利要求8所述的碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元复合体，其特征在于，三元复合体中各部分组成以质量百分比计，相变材料为55～75wt％，碳气凝胶为4.1～10.25wt％，碳泡沫为19.75～3.9wt％。
10.如权利要求7所述的碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元复合体，其特征在于，所述碳气凝胶为以甲醛和间苯二酚为原料，经溶胶-凝胶-溶剂置换-干燥-炭化后在碳泡沫原位生长，孔径为20～600nm。
...【技术特征摘要】
1.一种碳泡沫/碳气凝胶/相变材料三元复合体制备方法，其特征在于，所述三元复合体制备方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的三元复合体制备方法，其特征在于，所述碳泡沫包括煤基碳泡沫、树脂基碳泡沫或生物质基碳泡沫。
3.如权利要求2所述的三元复合体制备方法，其特征在于，所述碳泡沫为块体，孔径范围为30～500μm，孔隙率为73～86％。
4.如权利要求1所述的三元复合体制备方法，其特征在于，所述相变材料为高级脂肪烃类、糖醇类或结晶水合盐类。
5.如权利要求4所述的三元复合体制备方法，其特征在于，所述相变材料的熔点为30～160℃。
6.如权利要求1所述的三元复合体制备方法，其特征在于，步骤s3中，在真空条件下保持1～5h。
7.一种碳泡沫/碳气凝胶/...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐冬，张棽棽，赵奇志，符飞燕，王克军，焦玄，李彪，王承冲，宋梦雪，
申请(专利权)人：中国人民解放军六一六九九部队，
类型：发明
国别省市：
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