【摘 要】
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由于缺乏新颖的纳米封装包覆方法和相关的机理,通过无表面活性剂方法获得封装率高达90 wt%的形状稳定的纳米封装包覆核壳相变材料(NC-PCM)仍然是一个巨大的挑战。本文中,我们报道了一种新型的无表面活性剂的超分子锁定壳层技术,制备形状稳定的NC-PCM,其封装包覆范围为70-90 wt%。为此,首先合成了粒径约为15 nm的双亲大分子纳米反应器,然后在超声波作用下将作为储热核芯层材料的正十二烷醇自
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由于缺乏新颖的纳米封装包覆方法和相关的机理,通过无表面活性剂方法获得封装率高达90 wt%的形状稳定的纳米封装包覆核壳相变材料(NC-PCM)仍然是一个巨大的挑战。本文中,我们报道了一种新型的无表面活性剂的超分子锁定壳层技术,制备形状稳定的NC-PCM,其封装包覆范围为70-90 wt%。为此,首先合成了粒径约为15 nm的双亲大分子纳米反应器,然后在超声波作用下将作为储热核芯层材料的正十二烷醇自组装到纳米反应器中。通过原位接枝聚合反应,在其表面制备了一层薄薄的交联丙烯酸酯共聚物,以进一步包覆正十二烷醇。对制备得到的NC-PCM晶体结构、形态、热行为及热稳定性进行研究和表征。其结果表明,由于它们的小粒径(40-90nm)以及正十二烷醇与制备的纳米反应器之间的强氢键相互作用,所制备的NC-PCM样品在-50-50℃的温度范围内显示出优异的储能稳定性。所制备的NC-PCM的相变温度非常接近纯的正十二烷醇的相变温度,对于所制备的NC-PCM没有检测到明显的过冷现象。通过DSC、TGA结果表明适当增加双亲大分子纳米反应器的质量分数(10 wt%到20 wt%)有利于提高NC-PCM的封装包覆效率、热稳定性能,而继续增加双亲大分子纳米反应器不利于NC-PCM的封装包覆、热稳定性能(20 wt%到50 wt%);双亲大分子纳米反应器占比为20%的NC-PCM封装包覆效率最高(EEDSC>98%)、热稳定性最好。同时,形状稳定的NC-PCM的最大封装包覆率、潜热和热导率分别约为90 wt%、180 J/g和0.1705 Wm-1K-1),这意味着其在太阳能储存、废热管理领域具有巨大的应用潜力。超分子锁定层技术可能为制备具有超高质量含量的核层NC-PCM开辟了一条新途径和方法。
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