本發(fā)明涉及相變材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米共晶相變材料及制備方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的相變蓄熱材料種類很多，可應(yīng)用于太陽能，建筑調(diào)溫，蓄冷，余熱回收等領(lǐng)域，有很多的研究機構(gòu)和企業(yè)進(jìn)行了大量的研究和開發(fā)工作，但是可商業(yè)化的相變材料并不多，主要是受材料自身穩(wěn)定性及蓄熱密度所限。

相變材料(PCM - Phase Change Material)是隨溫度變化而改變物質(zhì)狀態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)。轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。這種材料一旦在人類生活被廣泛應(yīng)用，將成為節(jié)能環(huán)保的最佳綠色環(huán)保載體。

但是相變材料限制其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵在于可選擇溫度材料潛熱低，導(dǎo)熱差，過冷嚴(yán)重，穩(wěn)定性不足。特別是對于低溫蓄熱/蓄冷，可選擇材料種類有限，且過冷度偏大，循環(huán)穩(wěn)定性差。

因此，如何解決相變材料自身的上述問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于研究的方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種納米共晶相變材料及制備方法。

本發(fā)明提出的一種納米共晶相變材料，所述相變材料包括常規(guī)相變材料、納米級顆粒和穩(wěn)定劑，所述常規(guī)相變材料為低溫相變材料、中溫相變材料和高溫相變材料的一種。

優(yōu)選地，所述納米級顆粒的粒徑位于5~300nm之間。

優(yōu)選地，所述納米級顆粒為納米金屬、納米氧化物、納米碳化物、納米氮化物和碳質(zhì)納米材料中的一種至五種。

優(yōu)選地，所述納米金屬為納米金、納米銀、納米鎳、納米銅、納米鐵、納米銦、納米鉻、納米錫、納米鎢、納米鈦和納米鋅中的一種至十一種。

優(yōu)選地，所述納米氧化物為氧化硅、氧化銅、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、氧化鋯、氧化鎂、氧化錫、氧化鎳、納米三氧化二鐵和納米四氧化三鐵中的一種至十一種。

優(yōu)選地，所述納米碳化物為碳化硅、碳化鋯、碳化硼、碳化鎢、碳化鉻和碳化釩中的一種至六種。

優(yōu)選地，所述納米氮化物為納米氮化硅、納米氮化鎂、納米氮化鈦、納米氮化鋁、納米氮化鋰、納米氮化磷和納米氮化硼中的一種至七種。

優(yōu)選地，所述碳質(zhì)納米材料為石墨烯、碳納米管和富勒烯中的一種至三種。

優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑包括抗沉淀劑和抗過冷劑。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了上述納米共晶相變材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

S1，稱量相變材料和納米氧化物，使納米氧化物倒入相變材料中充分混合，直至混合均勻；

S2，將混合物加入到反應(yīng)釜中在110℃至140℃的狀態(tài)下加熱；

S3，當(dāng)混合物完全融化后維持110℃至140℃攪拌一小時，使納米氧化物均勻分散形成均一的熔融狀物質(zhì)；

S4，將熔融狀物質(zhì)取出，然后加入抗沉淀劑和抗過冷劑，進(jìn)行一至兩小時冷卻，得到納米共晶相變材料。

優(yōu)選地，在S3中進(jìn)行攪拌的方式為機械攪拌或超聲攪拌。

本發(fā)明中，通過在常規(guī)相變材料中加入納米級顆粒，從而使常規(guī)相變材料潛熱得到提高，導(dǎo)熱顯著增強，過冷度降低，穩(wěn)定性增加，本發(fā)明的制備方法步驟簡單，節(jié)約時間，制備出來的納米共晶相變材料性能優(yōu)良。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步解說。

一種納米共晶相變材料，納米共晶相變材料，相變材料包括常規(guī)相變材料、納米級顆粒和穩(wěn)定劑，常規(guī)相變材料為低溫相變材料、中溫相變材料和高溫相變材料的一種，穩(wěn)定劑包括抗沉淀劑和抗過冷劑。

納米級顆粒的粒徑位于5~300nm之間。

納米級顆粒為納米金屬、納米氧化物、納米碳化物、納米氮化物和碳質(zhì)納米材料中的一種至五種。

納米金屬為納米金、納米銀、納米鎳、納米銅、納米鐵、納米銦、納米鉻、納米錫、納米鎢、納米鈦和納米鋅中的一種至十一種。

納米氧化物為氧化硅、氧化銅、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、氧化鋯、氧化鎂、氧化錫、氧化鎳、納米三氧化二鐵和納米四氧化三鐵中的一種至十一種。

納米碳化物為碳化硅、碳化鋯、碳化硼、碳化鎢、碳化鉻和碳化釩中的一種至六種。

納米氮化物為納米氮化硅、納米氮化鎂、納米氮化鈦、納米氮化鋁、納米氮化鋰、納米氮化磷和納米氮化硼中的一種至七種。

碳質(zhì)納米材料為石墨烯、碳納米管和富勒烯中的一種至三種。

實施例一：

其制備方法包括以下步驟：

S1，稱量中溫相變材料：赤蘚糖醇100g，納米氧化物：納米二氧化鈦10g，納米二氧化鈦的粒徑為5~50nm，使10g納米二氧化鈦倒入100g赤蘚糖醇中充分混合，直至混合均勻；

S2，將混合物加入到反應(yīng)釜中在120℃的狀態(tài)下加熱；

S3，當(dāng)混合物完全融化后維持120℃機械攪拌一小時，使混合物均勻分散形成均一的熔融狀物質(zhì)；

S4，將熔融狀物質(zhì)取出，然后加入抗沉淀劑和抗過冷劑，進(jìn)行1.5小時冷卻，得到納米共晶相變材料。

實施例二：

其制備方法包括以下步驟：

S1，稱量中溫相變材料：赤蘚糖醇100g，納米氮化物：納米氮化鎂20g，納米氮化鎂的粒徑為50~100nm，使20g納米氮化鎂倒入100g赤蘚糖醇中充分混合，直至混合均勻；

S2，將混合物加入到反應(yīng)釜中在130℃的狀態(tài)下加熱；

S3，當(dāng)混合物完全融化后維持130℃機械攪拌一小時，使混合物均勻分散形成均一的熔融狀物質(zhì)；

S4，將熔融狀物質(zhì)取出，然后加入抗沉淀劑和抗過冷劑，進(jìn)行2小時冷卻，得到納米共晶相變材料。

實施例三：

其制備方法包括以下步驟：

S1，稱量中溫相變材料：赤蘚糖醇100g，納米金屬：納米鐵30g，納米鐵的粒徑為100~200nm，使30g納米鐵倒入100g赤蘚糖醇中充分混合，直至混合均勻；

S2，將混合物加入到反應(yīng)釜中在140℃的狀態(tài)下加熱；

S3，當(dāng)混合物完全融化后維持140℃機械攪拌一小時，使混合物均勻分散形成均一的熔融狀物質(zhì)；

S4，將熔融狀物質(zhì)取出，然后加入抗沉淀劑和抗過冷劑，進(jìn)行2小時冷卻，得到納米共晶相變材料。

實施例四：

其制備方法包括以下步驟：

S1，稱量中溫相變材料：赤蘚糖醇100g，納米金屬：納米銅30g，納米銅的粒徑為100~200nm，使30g納米銅倒入100g赤蘚糖醇中充分混合，直至混合均勻；

S2，將混合物加入到反應(yīng)釜中在140℃的狀態(tài)下加熱；

S3，當(dāng)混合物完全融化后維持140℃機械攪拌一小時，使混合物均勻分散形成均一的熔融狀物質(zhì)；

S4，將熔融狀物質(zhì)取出，然后加入抗沉淀劑和抗過冷劑，進(jìn)行2小時冷卻，得到納米共晶相變材料。

對得到納米共晶相變材料進(jìn)行升降溫曲線測試，DSC測試，導(dǎo)熱系數(shù)測試，測試結(jié)果顯示，潛熱可提高了1.5%-3%，導(dǎo)熱系數(shù)提高了25%-35%，過冷度降低了26%-31%。

本發(fā)明通過在常規(guī)相變材料中加入納米級顆粒，從而使常規(guī)相變材料潛熱得到提高，導(dǎo)熱顯著增強，過冷度降低，穩(wěn)定性增加，本發(fā)明的制備方法步驟簡單，節(jié)約時間，制備出來的納米共晶相變材料性能優(yōu)良。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。