一种竹基相变材料及其制备方法

本发明涉及相变材料，具体涉及一种竹基相变材料及其制备方法。

背景技术：

1、相变储能材料是一种绿色环保材料，具有良好的应用前景。相变储能材料起初应用于航天技术，随着储能技术发展，其应用范围扩大至农业(温室大棚)、工业(高温、低温余热回收利用)，民用商业(热调节可穿戴织品、建筑节能)等。在建筑节能领域中，相变墙板和其他建筑材料混合应用时可减少用电量、提升舒适度。相变材料还可用于储能供暖，利用白天高温时储存的能量在夜间低温时释放以达到供暖目的，提高使用的舒适性。在工业余热回收领域，相变材料可回收废热减排，是一种极具研究价值的环境友好型材料。

2、相变材料具有高熔点和高固化热值，它在熔化或凝固过程中，可以有效地释放或储存大量的潜热。相变材料按相的转变形式可分为四类：固体-固体、固体-液体、固体-气体和液体-气体四类。固-固和固-液相变是常用相变类型，而固-气和液-气相变材料虽然具备较高的相变焓值，但在相变过程中的体积变化率大而容易出现泄露，难以满足实践应用。固-液相变复合材料同样具备高相变晗值，且相变过程可逆，因此可以反复利用，价格低廉，性能优异，但固液相变发生流动和扩散现象，导致了热存储的困难。固体-固体相变材料很好的解决了固体-液体、固体-气体和液体-气体三类相变材料的缺陷，但是其相变焓值较低，通常在100j/g左右，严重制约了固-固相变材料在现代储能中的实践应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述问题，本发明提供一种竹基相变材料及其制备方法，以进一步提高现有固体-固体相变材料的相变焓值。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种竹基相变材料，其特征在于，包括炭化竹纤维、酸化碳纳米管以及聚乙二醇，且炭化竹纤维、酸化碳纳米管以及聚乙二醇的质量比为100∶1～5∶50～80。

4、竹基相变材料的制备方法，包括如下步骤：

5、(1)先将酸化碳纳米管分散在有机溶剂中；

6、(2)再将炭化竹纤维分散至步骤(1)的溶液体系中，充分混合后，在抽真空后，将体系升至70～100℃蒸发有机溶剂，而后用水洗涤并干燥；

7、(3)将步骤(2)干燥所得样品与聚乙二醇均匀混合，在70～100℃真空处理10～30min，而后恢复常压并保持1～5h，即得竹基相变材料。

8、进一步地，所述酸化碳纳米管的制备过程为：将碳纳米管与硫酸、硝酸混合溶液混合，置于超声破壁机，在1～5℃下超声破壁1～5h，再将所得样品用水洗至中性，冷冻干燥即得酸化碳纳米管。

9、更进一步地，所述硫酸、硝酸混合溶液中，硫酸、硝酸的体积比为1∶3。

10、进一步地，所述有机溶剂为乙醇。

11、进一步地，所述炭化竹纤维的制备过程为：将竹纤维在氮气保护、700～900℃环境下炭化1～5h。

12、更进一步地，所述竹纤维的制备过程为：将毛竹竹条置于亚氯酸钠溶液中水浴以去除木质素，将所得毛竹冷冻干燥，分离即得到竹纤维。

13、进一步地，所述聚乙二醇为peg4000。

14、综上所述，相比于现有技术，本发明具有如下优点及益效果：

15、1、本发明通过炭化竹纤维以及添加碳纳米管并与聚乙二醇复合，以竹纤维和碳纳米管的相互配合，能有效提升储热效能，使复合材料的相变焓值进一步提高；

16、2、本发明操作简单，步骤简易，降低了生产成本。

技术特征：

1.一种竹基相变材料，其特征在于，包括炭化竹纤维、酸化碳纳米管以及聚乙二醇，且炭化竹纤维、酸化碳纳米管以及聚乙二醇的质量比为100∶1～5∶50～80。

2.如权利要求1所述的竹基相变材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的竹基相变材料的制备方法，其特征在于，所述酸化碳纳米管的制备过程为：将碳纳米管与硫酸、硝酸混合溶液混合，置于超声破壁机，在1～5℃下超声破壁1～5h，再将所得样品用水洗至中性，冷冻干燥即得酸化碳纳米管。

4.如权利要求3所述的竹基相变材料的制备方法，其特征在于，所述硫酸、硝酸混合溶液中，硫酸、硝酸的体积比为1∶3。

5.如权利要求2所述的竹基相变材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇。

6.如权利要求2所述的竹基相变材料的制备方法，其特征在于，所述炭化竹纤维的制备过程为：将竹纤维在氮气保护、700～900℃环境下炭化1～5h。

7.如权利要求6所述的竹基相变材料的制备方法，其特征在于，所述竹纤维的制备过程为：将毛竹竹条置于亚氯酸钠溶液中水浴以去除木质素，将所得毛竹冷冻干燥，分离即得到竹纤维。

8.如权利要求2所述的竹基相变材料的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇为peg4000。

技术总结本发明公开了一种竹基相变材料及其制备方法，涉及相变材料技术领域，包括炭化竹纤维、酸化碳纳米管以及聚乙二醇，且炭化竹纤维、酸化碳纳米管以及聚乙二醇的质量比为100∶1～5∶50～80。本发明通过炭化竹纤维以及添加碳纳米管并与聚乙二醇复合，以竹纤维和碳纳米管的相互配合，能有效提升储热效能，使复合材料的相变焓值进一步提高。技术研发人员：刘志高,林鹏,王薇,陈珍妮受保护的技术使用者：广西大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27