具有高导热性和光热转换性能的高定向石墨/聚酰亚胺-碳纳米管增强复合相变材料

《Nanoscale Horizons》：Highly-oriented graphite/polyimide–carbon nanotube supported composite phase change materials with high thermal conductivity and photothermal conversion performance

双封装策略构建高导热光热复合材料，结合HOGF/PI/CNT气凝胶框架与n-辛烷载荷，实现平面5.8913 W/m·K、轴向2.2934 W/m·K热导率及86.9%光热转换效率，储能达164.46 J/g·g，适用于太阳能、建筑热管理与电子防护。

　　

相变材料在热能储存和管理方面具有广泛的应用前景。然而，诸如低热导率、液体泄漏和固体刚性等问题阻碍了其实际应用。在这项研究中，采用了一种双重封装策略：使用高度取向的石墨框架（HOGF）作为大框架，聚酰亚胺/碳纳米管（PI/CNT）气凝胶作为小框架，构建出具有高热导率的取向碳骨架。随后，将该骨架浸渍以正十八烷（OD），成功制备出了具有双向高热导率、优异热储存性能和高效光热转换性能的复合相变材料（OHPC-x）。OD的加入使OHPC具备了出色的热储存能力，其焓值可达到164.46 J g^?1。此外，HOGF的层状结构为声子传输提供了通道，使OHPC复合材料具有相对较高的面内热导率（5.8913 W m^?1 K^?1）。碳纳米管（CNT）作为导热填料和光吸收剂，不仅扩大了传热面积，还降低了热阻。它们的加入使得OHPC的轴向热导率显著提高（2.2934 W m^?1 K^?1），同时光热转换效率也达到了86.9%。这种开发的复合材料实现了多种功能的完美结合，在太阳能高效利用、建筑热管理以及电子设备保护等方面具有巨大的应用潜力。