一种用于热管理的柔性相变薄膜材料

来源 | Journal of Energy Storage

01

背景介绍

热能是最常见、应用最广泛的能源之一，但一旦发生热失控，可能造成重大危害。当产生的热量没有得到有效释放时，热量就会积累，热量的积累就会引起多米诺骨牌一样的连锁反应现象，其中由于温度升高引起的一些变化会使温度进一步升高。电池部件、动力发动机、电子部件、放热化学反应等的热失控是极其危险的。

目前，空气冷却、液体冷却、热管冷却等技术已应用于热管理。然而，单一的主动冷却技术的热管理还不能满足需求，并且这些主动冷却技术的级联增加了系统的复杂性和操作难度。因此，开发一种紧凑、安全的热管理技术是至关重要和迫切的。

相变材料(PCMs)可以通过改变自身的物理状态来储存或释放热能，并在一定时间内保持温度恒定，它们已被用作电池热管理或热失控抑制的有效工具。然而，PCM热管理不可避免的问题是它的泄漏问题。

为了解决这一问题，提出了多种制备形状稳定的复合相变材料的方法。然而，这些复合PCM在固态下通常是刚性的，不能很好地贴合在热器件表面，增加了界面热阻和安装难度。然而，目前使用的PCM在实际应用中，由于其固有的刚性、易脆性破坏和不可回收性，导致其相互接触不良、热接触电阻高、使用寿命短。为了克服这些问题是目前研究的重点方向之一。

02

成果掠影

近期，中国科学院大连物理化学研究所史全教授在开发具有柔性的热管理相变材料取得新的成果。该团队开发了一种具有高转变焓的柔性自愈相变膜，该相变膜具有较高的储能密度、良好的柔韧性和自愈能力。实验结果表明在98.7℃的相变温度下，相变膜具有优异的弹性，相变焓高达191.5 J/g。值得注意的是，由于氢键的可逆性，柔性相变膜具有良好的自修复能力，其自修复效率高达91.1%。此外，还将相变膜附着在加热平台表面，以评估其在热管理方面的潜力。该柔性自愈相变膜在不同升温速率下均能保持高效的热管理能力，具有发展先进热管理技术的巨大潜力。研究成果以“Flexible self-healing phase change film with high transition enthalpy for thermal management ”为题发表于《Journal of Energy Storage》。

03

图文导读

图1.PVP/PVA/Ery相变膜的制备方案。

图2.材料的XRD结构示意图。

图3.相变薄膜材料的防漏实验。

图4.相变薄膜的自愈合过程。

图5.相变膜光学图片以及材料的TGA/DSC曲线。

图6.热管理性能应用示意图。

END

★ 平台声明

部分素材源自网络，版权归原作者所有。分享目的仅为行业信息传递与交流，不代表本公众号立场和证实其真实性与否。如有不适，请联系我们及时处理。欢迎参与投稿分享！