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  隨著化石燃料的日益枯竭，能源的高效利用已成為社會可持續(xù)發(fā)展的基石。熱能作為能源的主要形式，有很大一部分以低品位廢熱的形式被浪費掉。為了提高能源的利用效率，對于低品位熱能的有效回收具有重要意義。在各種低品位熱能回收方法中，以有機(jī)相變材料（PCM）為核心的廢熱回收以其穩(wěn)定性、高能量密度和較小的儲熱溫度范圍等優(yōu)點受到了越來越多的關(guān)注。然而，有機(jī)相變材料在相變過程中容易泄漏，同時導(dǎo)熱系數(shù)（~0.27 W/mK）較低，都極大的限制了其在低品位廢熱回收領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此，對相變材料進(jìn)行規(guī)�；挠行Х庋b以開發(fā)出具有高導(dǎo)熱系數(shù)的形狀穩(wěn)定相變復(fù)合材料 (SSPCC) 成為研究人員關(guān)注的焦點。

  近日，華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院盧翔副教授/瞿金平院士團(tuán)隊在Composites Part A-Applied Science and Manufacturing(IF:7.664)上發(fā)表了題為“Large-scale preparation of flexible phase change composites with synergistically enhanced thermally conductive network for efficient low-grade thermal energy recovery and utilization”的論文。在本文中，通過蒸汽爆破輔助的熔融共混加工手段，大規(guī)模制備了一系列同時具備高蓄熱密度、高導(dǎo)熱率和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定特性的復(fù)合相變材料(SSPCC)。該SSPCC以膨脹石墨（EG）和碳納米管（CNT）為協(xié)同導(dǎo)熱填料，借助蒸汽爆破工藝，使填料均勻分散在基體中并構(gòu)建了連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，由此熱導(dǎo)率得到了很大的提升。添加了15份復(fù)合填料的SSPCC的熱導(dǎo)率達(dá)到了2.11 W/m K。同時，該SSPCC還可以充當(dāng)熱源在熱電轉(zhuǎn)化中更穩(wěn)定更快速的輸出能量，并且能夠驅(qū)動電動小車平穩(wěn)運行。蒸汽爆破輔助的熔融共混法為大規(guī)模制備高性能復(fù)合相變材料提供了新的方案。

  本文要點：

  1）利用蒸汽爆破輔助的熔融共混技術(shù)規(guī)�；苽淞烁邿釋�(dǎo)率復(fù)合相變材料。

  2）均勻分散的異質(zhì)結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱填料在樹脂基體中構(gòu)筑了連續(xù)的熱傳導(dǎo)通路。

  3）復(fù)合相變材料展現(xiàn)出優(yōu)異的低品位廢熱回收性能和循環(huán)使用穩(wěn)定性。

  4）高熱導(dǎo)率SSPCC在熱電轉(zhuǎn)換中作為熱源能夠更快的放出熱量產(chǎn)生電能驅(qū)動小車運動。

  論文第一作者為華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院在讀博士胡新鵬，論文共同通訊作者為華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院盧翔副教授和瞿金平院士。該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)項目、國家科技支撐計劃以及華中科技大學(xué)自主創(chuàng)新基金的資助。

  論文鏈接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S1359-835X(21)00480-2

作者簡介

  盧翔，華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院副教授，主要研究領(lǐng)域為高分子材料的功能化改性及成型加工新方法、新理論。目前已以第一或通訊作者在Chemical Engineering Journal, ACS Applied Materials & Interface, Composites Science and Technology, Composites Part A, Composites Part B等具有重要影響力的國際刊物上發(fā)表SCI論文50余篇，主持承擔(dān)國家自然科學(xué)基金等國家和省部級科技項目多項。