[发明专利]一种具有高导热性能的金属银壳复合相变胶囊的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高导热性能的金属银壳复合相变胶囊的制备方法，该方法可直接在相变核芯表面生长出致密的金属银壳体，金属银的导热系数非常高(429W*m^‑1K^‑1)，以该材料作为壳体材料可使复合相变胶囊具有卓越的温度响应，同时有效负载银粒子与相变材料充分结合，保持其具有良好的储热性能。本发明的金属银壳复合相变胶囊满足相变材料在高导热率领域的应用需求。

技术领域

本发明涉及复合相变材料技术领域，特别是涉及一种具有高导热性能的金属银壳复合相变胶囊的制备方法。

背景技术

随着现代科技和工业的高速发展，人类面临空前的能源危机，寻找新的清洁能源和提高能源利用率是应对目前危机的主要途径。相变储能材料在发生相转变过程中能够实现热量的存储和释放，因而该储能技术在能源使用过程中能够极大提高能源的利用效率，达到节能环保的目的，在建筑节能、余热回收和功能热流体等领域具有广泛的应用。

相变材料目前的研究主要侧重于相变微胶囊复合材料，该复合材料使用壳体材料把相变材料包覆成为具有核壳结构的微粒，其独特的核壳结构可以避免固-液相变材料相变时芯材的泄漏，起到保护相变材料的作用。此外，该相变微胶囊还具有良好的稳定性和耐久性，从而拓宽了相变材料的应用范围。

在国内外的已见研究报道中，制备相变微胶囊所用的壳体材料主要包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、SiO₂、氧化锆和碳酸钙等，这些壳体材料具有良好的耐热性和结构稳定性，有利于承受PCMs使用过程中体积的反复变化。但是，这些壳体材料的导热系数大都较低，例如，SiO₂导热系数为7.6W*m^-1K^-1，碳酸钙为1.0W*m^-1K^-1，氧化锆约为2.5W*m^-1K^-1，而有机高分子物质一般低于1W*m^-1K^-1，这使得相变微胶囊对环境的热响应大大延迟，严重影响相变微胶囊的蓄/放热速率，使其大规模应用受到限制。尤其对于军事、航空航天和电子器件冷却这种要求精密的领域，热响应延迟将会带来严重的后果。因此，研制导热性能好的复合相变材料成为目前的关键点，也是进一步拓展相变材料大规模应用必须解决的问题。

本发明涉及一种新型复合相变微胶囊的制备方法。该方法以硝酸银作为前驱体，通过液相还原法可得到金属银壳包覆有机固-液相变材料的复合相变胶囊。金属银具有很高的导热系数，因此，目前的研究以金属银粒子作为导热剂掺杂在传统的相变微胶囊壳体材料中来强化导热性能，该方法在一定程度上虽然可改善复合相变微胶囊的导热性，但纳米银粒子作为导热剂是以分散的形式分布在壳体材料上面，复合相变微胶囊的导热性仍受壳体材料导热率及纳米银粒子含量所制约，其强化效果非常有限，并且如果纳米银粒子与相变材料不能充分结合，所制备的复合相变胶囊会在一定程度上降低储热性能。

发明内容

本发明的目的是提供了一种具有高导热性能的金属银壳复合相变胶囊的制备方法。该方法可直接在相变核芯表面生长出致密的金属银壳体，导热率高且分布致密的金属银壳可使复合相变胶囊具有卓越的温度响应，同时保证其储热性能不发生明显降低，保持较高的相变焓。

本发明的技术方案，包括以下步骤：

(1)制备相变乳液，称取0.4-1.2g相变材料，在称取的相变材料中加入表面活性剂，所述相变材料与表面活性剂的质量比为10∶0.1，然后将二者同时加入到去离子水中并加热至60-75℃，保持温度并经过搅拌后制成相变乳液；

(2)将步骤(1)制备的相变乳液中加入10mL浓度为100mMol/L的溴化钾溶液，然后再加入10mL浓度为90mMol/L硝酸银溶液，继续60-75℃下在600-800r/min的速度下搅拌10-30min；