热管理复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于热管理领域，具体涉及一种热管理复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，全球能源紧缺，空间制热与制冷的能耗严重，因此，开发高效的辐射热管理材料，通过对太阳能与红外辐射能的有效利用，降低人类对于外部能量(如电能)的消耗，是实现节能降耗、降低碳排放的有效手段。

2、现有技术cn115220221a公开一种非对称光子镜增强辐射热管理器件，通过在基底材料上设计微米尺寸周期阵列三维光子衍射结构得到，可实现制冷模式与制热模式下对红外光不同的透过率，从而实现制冷与制热效果。该技术的缺点在于：(1)制作工艺复杂，难以批量化生产；(2)材料基底为刚性材料，应用场景受限；(3)仅能够调控红外光波段，制冷与制热效果有限。

3、现有技术cn117303747a公开一种电控制辐射制冷-制热涂层，通过电致变色技术实现对材料光学属性的调节，从而实现制冷与制热效果。该技术的缺点在于：(1)需要使用电驱动，从而额外消耗了电能；(2)对太阳光的吸收与红外光的发射调控能力有限，从而限制了制冷制热效果；(3)需要用到高氯酸锂，成本较高。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种可以批量生产，材料柔性良好，调控效果更好的热管理复合材料及其制备方法和应用。

2、本发明提供一种热管理复合材料，包括依次层叠设置的垂直石墨烯层、蒙烯玻璃纤维层和聚丙烯腈纳米纤维层。

3、根据本发明一实施方式，所述垂直石墨烯层的厚度为0.1-8μm；所述蒙烯玻璃纤维层的厚度为0.1-1mm；所述聚丙烯腈纳米纤维层的厚度为0.01-0.64mm。

4、根据本发明另一实施方式，所述蒙烯玻璃纤维层为由玻璃纤维及包覆在所述玻璃纤维表面的水平石墨烯组成的复合玻璃纤维形成的三维结构。

5、根据本发明另一实施方式，所述蒙烯玻璃纤维层中所述水平石墨烯厚度为5-30nm。

6、根据本发明另一实施方式，所述聚丙烯睛纳米纤维层中聚丙烯腈纳米纤维的直径在300-2500nm之间。

7、本发明还提供一种上述热管理复合材料的制备方法，包括：s1，提供所述蒙烯玻璃纤维层；s2，在所述蒙烯玻璃纤维层一侧生长所述垂直石墨烯层；以及s3，在生长有所述垂直石墨烯层的所述蒙烯玻璃纤维层的另一侧形成所述聚丙烯腈纳米纤维层。

8、根据本发明一实施方式，所述蒙烯玻璃纤维层的制备包括：在玻璃纤维表面气相沉积生长水平石墨烯得到所述复合玻璃纤维，以所述复合玻璃纤维形成具有三维结构的所述蒙烯玻璃纤维层；或者在玻璃纤维三维结构表面气相沉积生长水平石墨烯得到具有三维结构的所述蒙烯玻璃纤维层。

9、根据本发明另一实施方式，通过等离子体气相沉积法形成所述垂直石墨烯层。

10、根据本发明另一实施方式，通过静电纺丝方法制备所述聚丙烯腈纳米纤维层。

11、本发明还一种热管理元件，包括上述热管理复合材料或者包括上述制备方法制备的热管理复合材料。

12、本发明通过材料选择和结构设计，发明了一种双功能辐射热管理材料，同时实现了辐射制冷与光热转换功能。该材料可同时调控其对太阳光的吸收与红外光的发射，并且制备工艺可批量化，材料柔性良好，可满足大部分应用场景的需求。

技术特征：

1.一种热管理复合材料，其特征在于，包括依次层叠设置的垂直石墨烯层、蒙烯玻璃纤维层和聚丙烯腈纳米纤维层。

2.根据权利要求1所述的热管理复合材料，其特征在于，所述垂直石墨烯层的厚度为0.1-8μm；

3.根据权利要求1所述的热管理复合材料，其特征在于，所述蒙烯玻璃纤维层为由玻璃纤维及包覆在所述玻璃纤维表面的水平石墨烯组成的复合玻璃纤维形成的三维结构。

4.根据权利要求3所述的热管理复合材料，其特征在于，所述蒙烯玻璃纤维层中所述水平石墨烯厚度为5-30nm。

5.根据权利要求1所述的热管理复合材料，其特征在于，所述聚丙烯腈纳米纤维层中聚丙烯腈纳米纤维的直径在300-2500nm之间。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的热管理复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述蒙烯玻璃纤维层的制备包括：在玻璃纤维表面气相沉积生长水平石墨烯得到所述复合玻璃纤维，以所述复合玻璃纤维形成具有三维结构的所述蒙烯玻璃纤维层；或者

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，通过等离子体气相沉积法形成所述垂直石墨烯层。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，通过静电纺丝方法制备所述聚丙烯腈纳米纤维层。

10.一种热管理元件，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的热管理复合材料或者包括权利要求6-9中任一项所述的制备方法制备的热管理复合材料。

技术总结本发明公开一种热管理复合材料及其制备方法和应用。所述热管理复合材料包括依次层叠设置垂直石墨烯层、蒙烯玻璃纤维层和聚丙烯腈纳米纤维层。本发明通过材料选择和结构设计，发明了一种双功能辐射热管理材料，同时实现了辐射制冷与光热转换功能。该材料可同时调控其对太阳光的吸收与红外光的发射，并且制备工艺可批量化，材料柔性良好，可满足大部分应用场景的需求。技术研发人员：刘忠范,亓月,袁昊,杨钰垚受保护的技术使用者：北京石墨烯研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/9