[发明专利]纤维素-石墨烯纳米片复合气凝胶及其制备方法、以及相变材料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了纤维素‑石墨烯纳米片复合气凝胶及其制备方法、以及相变材料、其制备方法及应用，涉及发热材料技术领域。纤维素‑石墨烯纳米片复合气凝胶及其制备方法，采用纤维素和石墨烯形成水凝胶，复合气凝胶是由纤维素和石墨烯纳米片相互堆积形成自上而下的具有高度取向排列的类砖网结构。纤维素‑石墨烯纳米片复合相变材料及其制备方法，其通过在上述纤维素‑石墨烯纳米片复合气凝胶中灌装入熔融的灌装材料后冷却、干燥即得。上述纤维素‑石墨烯纳米片复合相变材料可以制作成发热元件，具备的优点很多，如实现电控和超远距离光控、形状易于二次加工、节能、切断控制电路后恒温时间长等。

技术领域

本发明涉及发热材料技术领域，且特别涉及纤维素-石墨烯纳米片复合气凝胶及其制备方法、以及相变材料、其制备方法及应用。

背景技术

现有的恒温器恒温元件多为电阻型(电热合金、电热线、电热板、电热带)，半导体型(PTC、MCH陶瓷发热体)以及微波加热型(微波加热装置、电磁感应热装置)。一般是控制系统通过不间断调控控制信号来调整控温元件温度。

但是，现有的恒温器恒温元件具备以下缺点：(1)配合现有的控温元件所需要的控制系统比较的复杂，并且控制方式单一。(2)现有的恒温元件不能实现超远距离，超低功耗的精准控温。(3)现有的所有加热元件必须在通电的条件下才能维持温度恒定。(4)现有的恒温元件使用的是金属或者无机半导体材料，生产过程会产生大量的污染，同时废旧元件难以回收处理，同时生产成本高，良品率低。(5)现有恒温元件能耗比较大。(6)现有的恒温元件很难进行二次加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维素-石墨烯纳米片复合气凝胶及其制备方法，旨在利用纤维素和石墨烯纳米片形成的具备取向结构的气凝胶提高发热元件的性能。

本发明的另一目的在于提供一种纤维素-石墨烯纳米片复合相变材料及其制备方法，旨在利用纤维素和石墨烯纳米片形成具备取向结构的相变材料，具备很好的光诱导和电诱导热转变及热存储性能。

本发明的第三目的在于提供上述纤维素-石墨烯纳米片复合相变材料在制备发热元件中的应用，该发热元件能够满足具备多个恒定温度的需求。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出了一种纤维素-石墨烯纳米片复合气凝胶，复合气凝胶是由纤维素和石墨烯纳米片相互堆积形成自上而下的具有高度取向排列的类砖网结构。

本发明还提出一种纤维素-石墨烯纳米片复合气凝胶的制备方法，包括如下步骤：

将纤维素、石墨烯纳米片和LiBr水溶液混合溶解后，进行冷却以形成凝胶初料；

将凝胶初料进行冷冻30-60min后，再经过冷冻干燥；

其中，纤维素和石墨烯的质量比为3:1-5。

本发明还提出一种纤维素-石墨烯纳米片复合相变材料，在上述纤维素-石墨烯纳米片复合气凝胶中灌装有灌装材料；

其中，灌装材料选自高级脂肪烃、多元醇类和脂肪酸及其衍生物中的任意一种或多种；

高级脂肪烃选自石蜡、正二十烷、正十八烷和正十七烷中的任意一种或多种；

多元醇类选自聚乙二醇、丁四醇和十八醇中的任意一种或多种；

脂肪酸及其衍生物选自软脂酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸和棕榈酸中的任意一种或多种。

本发明还提出一种纤维素-石墨烯纳米片复合相变材料的制备方法，包括如下步骤：

制备纤维素-石墨烯纳米片复合气凝胶；

将纤维素-石墨烯纳米片复合气凝胶与熔融的灌封材料混合，在75-85℃的温度条件下真空干燥10-15h，再冷却。