一种双相变智能控温储能薄膜及制备方法

本发明涉及一种双相变智能控温储能薄膜的制备方法。

背景技术：

1、目前，随着社会经济的迅速发展，人们对能源供给的需求日益增长，而当前能源还是以煤、石油、天然气等不可再生能源为主，因此，提高能源的使用效率，减少能源消耗己成为解决能源问题以及环境问题的主要发展趋势。潜热储能技术具有储热密度大的优点而在电子器件、太阳能利用、建筑节能等诸多领域具有广泛的应用前景。

2、相变材料(pcm)是潜热储能技术的核心与基础，其根据相变方式可分为固-固、固-液、固-气三种类型，其中固-液相变材料相变焓高，体积变化小，性能稳定是目前主要研究的相变储热方式之一，但其本身存在导热系数低，易泄露等问题，限制其发展。目前有多种方法解决其泄露问题，如相变微胶囊法，化学接枝法，物理吸附法等。二氧化钒作为一种热致变色的固-固相变材料，其晶体结构在68℃附近会发生可逆相变，在低于其相变温度时，对近红外区光具有高反射率；在高于其相变温度时，对近红外区光具有低透过率；二氧化钒因其相变潜热较小无法作为储能材料使用，但这种功能性相变性质使在节能智能窗，电子器件，红外反射等领域具有非常广泛的应用领域和前景。

3、然而在双相变复合材料合成过程中没有用相变储能材料掺杂二氧化钒结合实现同一温区双重相变控温储能性能的材料，不能合理利用二氧化钒与储能材料的相变特征：对光的反射变化与相变材料热管理相结合，实现功能上的叠加。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双相变智能控温储能薄膜，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、合成双相变智能控温储能薄膜包括以下步骤：

3、首先将正硅酸乙酯置于容器中，加入去离子水、无水乙醇，正硅酸乙酯与水和乙醇的质量比例1:1:1-1:10:10，用草酸溶液调节ph值到0.5-6，草酸溶液浓度范围为0.5％-10％，40-90℃加热，持续搅拌0.5-6小时，使正硅酸乙酯在酸性条件下完全水解成二氧化硅溶胶。再将聚乙二醇、脂肪酸、石蜡或烷烃等相变储能材料中的一种与二氧化钒质量比16:1-4:1置于二氧化硅溶胶中，将其加热到40-90℃，持续搅拌0.5-6小时，使相变储能材料与二氧化钒分散均匀。再将粘稠状的混合物倒入表面皿中密封，置于40-100℃烘箱中，陈化4-48小时，使二氧化硅溶胶脱水陈化成凝胶，待反应结束后将凝胶薄膜置于40-100℃真空干燥箱中，干燥6-24小时，最终得到黑色薄膜状薄膜贴附在表面皿上，即为双相变智能控温储能薄膜。

4、进一步地，聚乙二醇的分子量范围4000-20000，优选(6000-20000)；脂肪酸碳链碳数范围16-32，优选(18-30)；烷烃碳链碳数范围17-30，优选(18-25)；薄膜厚度范围400-2000微米，优选(600-1500微米)。

5、进一步地，2.5g正硅酸乙酯与4g水，4g乙醇混合均匀，用2％浓度的草酸溶液调节ph值为4，水浴加热反应温度为50℃，反应时间为2小时。

6、进一步地，6-10g聚乙二醇、脂肪酸、石蜡或烷烃等相变储能材料的其中一种和0.5-2g二氧化钒置于二氧化硅溶胶中，水热加热到70℃，持续搅拌2小时。

7、进一步地，所述步骤中产物在60℃烘箱中陈化30小时。

8、进一步地，所述步骤中产物在50℃真空干燥箱中干燥18小时。

9、进一步地，所述双相变智能控温储能薄膜为黑色薄膜。

10、该方法以聚乙二醇、脂肪酸、石蜡或烷烃的其中一种为相变储能材料，掺杂二氧化钒为功能材料，二氧化硅为支撑载体，物理共混成双相变智能控温储能薄膜。

11、本方法合成的双相变材料智能控温储能薄膜在同一相变温区内具有双重相变特性，并对近红外区光根据温度不同具有选择性的智能反射功能，材料为定性相变材料，不易泄露，相变潜热高，制备工艺简单具有良好的热稳定性等优点，能够更好的适应复杂配置场景下的控温储能。

技术特征：

1.一种双相变智能控温储能薄膜，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的相变控温材料，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的双相变智能控温储能薄膜，其特征在于，聚乙二醇的分子量范围4000-20000，优选(6000-20000)；脂肪酸碳链碳数范围16-32，优选(18-30)；烷烃碳链碳数范围17-30，优选(18-25)；薄膜厚度范围400-2000微米，优选(600-1500微米)。

4.一种权利要求1-3所述的双相变智能控温储能薄膜的制备方法，其特征在于，具有以下工艺步骤：

5.一种权利要求1-4所述的双相变智能控温储能薄膜的应用，其特征在于，其可作为相变材料应用于环境热管理过程或/和热量的储存和可控释放过程中，控制能量的储存与释放，维持温度的稳定。

技术总结
本发明公开了一种双相变智能控温储能薄膜及其制备方法。该方法以聚乙二醇、脂肪酸、石蜡或烷烃的其中一种为相变储能材料，掺杂二氧化钒为相变功能材料，二氧化硅凝胶网络为支撑载体，通过物理共混(即机械共混合)合成一种双相变智能控温储能薄膜。本方法合成的相变材料在同一相变温区实现双重相变，并在相变前后对近红外光具有选择性智能反射功能，材料为定型相变材料，并具有潜热较高、稳定性好等优点，在环境和热量管理等方面具有广阔的应用前景。

技术研发人员：史全,戴鹤男,寇艳
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6