[发明专利]一种相变储能材料的改性方法

说明书

本发明公开一种相变储能材料的改性方法，包括以下步骤；制备骨架材料：对所述骨架材料进行陶瓷增韧：对所述骨架材料进行催化生长碳纳米管和石墨烯：对所述骨架材料进行高温处理：对所述骨架材料进行封装并循环填充相变材料；本发明生成的相变材料体系密度低，体系密度可控制在小于0.9g/cm³范围以内，改性后相变储能材料体系热导率达到40W/(m·K)～120W/(m·K)，提高了相变材料的储能效率，并且通过改变工艺，控制改性材料的密度、强度与热导率，从而调节相变系统的热导率与密度。

技术领域

本发明涉及热控材料技术领域，具体涉及一种相变储能材料的改性方法。

背景技术

随着航空航天技术的不断发展，空天飞行器中的电子设备需要在特定的温度条件下工作才能满足使用的条件。卫星平台、高超音速飞行器平台与导弹武器平台不同于地面、航空等其他领域平台，其舱内电子设备的散热途径非常有限，通常无法采用自然对流、强迫风冷或液冷等常规方式散热，传统的一些散热方案已经难以满足应用需求。

相变储热是利用相变材料(PCM)的固液相变过程来完成能量的存储或者释放，相变过程等温或近似等温。相变材料虽然有诸多优点，但是等效导热系数相对较小，一般都低于0.5W/(m·K)，是制约其应用的一大技术障碍，一般都对石蜡材料进行高导热填料改性的方法，由于金属一般都具有较高的密度，易导致整个储能系统的重量增加，并且金属粒子由于重力作用，易在融化的相变材料中发生沉降，在实际应用中也容易引起热交换设备磨损及堵塞等不良结果，大大限制了其在工业中的应用。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种相变储能材料的改性方法，包括以下步骤；

S1，制备骨架材料：

S2，对所述骨架材料进行陶瓷增韧：

S3，对所述骨架材料进行催化生长碳纳米管和石墨烯：

S4，对所述骨架材料进行高温处理：

S5，对所述骨架材料进行封装并循环填充相变材料。

较佳的，在所述步骤S1中，微米级高导热碳纤维在中间相沥青中均匀分散后进行发泡成型、碳化，从而形成所述骨架材料。

较佳的，所述微米级高导热碳纤维在所述骨架材料中的质量分数为3％到6％。

较佳的，发泡工艺中的压力为4MPa～8MPa。

较佳的，在所述步骤S2中，所述骨架材料在化学气相沉积设备中沉积碳化硅陶瓷材料，对所述骨架材料进行陶瓷增韧；

较佳的，在所述步骤S3中，所述骨架材料中加入镧系稀土颗粒和/或铜颗粒，化学气相沉积催化生长所述碳纳米管和所述石墨烯。

较佳的，在所述步骤S4中，将所述骨架材料进行高温处理，处理温度设置为2600℃～3000℃。

较佳的，在所述步骤S5中，将所述骨架材料封装进相变系统金属盒体中，通过所述相变系统金属盒体上的接口向所述相变系统金属盒体内部填充所述相变材料，并进行反复循环，使所述相变材料充分与所述骨架材料浸润，并且使得原位生长的所述碳纳米管和所述石墨烯在所述相变材料中均匀分散，最终得到相变储能材料。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明生成的相变材料体系密度低，体系密度可控制在小于0.9g/cm³范围以内，单一的相变材料热导率低(如石蜡材料热导率只有0.5W/(m·K))，而改性后相变储能材料体系热导率已经达到40W/(m·K)～120W/(m·K)，该方法提高了相变材料的储能效率，并且通过改变工艺，控制改性材料的密度、强度与热导率，从而调节相变系统的热导率与密度。