【摘 要】
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当今世界正面临着严重的能源危机,使得开发相应的储能技术和材料变的愈发紧迫,由此作为储能材料之一的相变材料（Phase change materials,PCMs）,正受到越来越多的关注。相变材料是一种通过相变过程进行等温吸热以储存/释放能量的材料,具有性质稳定、储能密度高、相变温度恒定等优点,能够较好地解决能源供求矛盾。但是其也存在诸如导热系数低、易泄露和应用单一等缺陷,限制了其大规模应用。本文提
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当今世界正面临着严重的能源危机,使得开发相应的储能技术和材料变的愈发紧迫,由此作为储能材料之一的相变材料（Phase change materials,PCMs）,正受到越来越多的关注。相变材料是一种通过相变过程进行等温吸热以储存/释放能量的材料,具有性质稳定、储能密度高、相变温度恒定等优点,能够较好地解决能源供求矛盾。但是其也存在诸如导热系数低、易泄露和应用单一等缺陷,限制了其大规模应用。本文提出构筑三维多孔碳气凝胶与有机固-液相变材料复合,不仅可缓解泄露问题,同时还能增强复合相变材料的热物理性能和机械性能,为低成本制备复合相变材料,以及其在热能存储、光热转换领域和热管理领域的应用,提供了新的研究思路和实验数据。（1）以棉线和聚乙烯醇为原料,用聚乙烯醇作为包覆壳层制备得棉线卷之后,碳化得到碳气凝胶,其孔隙率高达85.36%,中位孔径约3.954μm,说明其结构和孔道适宜毛细效应,能够很好的吸附十八胺（octadecylamine,ODA）,不仅使得其焓值达到203.3 k J·kg-1,还展现了优异的抗泄露性能。本方法还利用了棉线在工业化处理时被赋予的一致指向特性带来传热增强效应,带来了明显的各向异性导热特性,使得其导热系数达到了0.3918 W·m-1·K-1,相比纯十八胺,在导热性能上提升了321%,有应用于储热领域的潜力。（2）以瓜尔豆胶和可膨胀石墨（Expandable Graphite,EG）通过简单共混制备成聚合物胶体后,通过冷冻干燥工艺直接制备了一种性能更加优异的气凝胶。其孔隙率高达91.78%,且平均孔径在14μm左右,利于吸附相变材料。故其焓值在吸附十八胺和石蜡后,可达213.5和122.9 k J·kg-1左右的高值。而其在压缩测试中其抗压能力可达0.21MPa,相比纯十八胺和纯石蜡,导热率也有较大程度的提高,分别达到了0.7992W·m-1·K-1、1.459 W·m-1·K-1,相比纯相变材料各自提升了约655%和454%。与此同时,这种低成本的材料还有着较宽的光谱吸收范围,最大吸光度可达94%,使其得以实现最大达86%的光热转换效率,从而展示了一种新型的廉价实现光热转换的路径。（3）采用刺槐豆胶作为胶体,通过探索其交联特性以实现更高的交联度,得以结合更多的可膨胀石墨,从而组合形成了一系列优良的孔道结构,实现了高达8.840 m~2·g-1的孔面积,以及最大可达3.456 W·m-1·K-1的导热系数,使得其吸附相变材料的性能和机械性能都获得了提升。并且作为载体的气凝胶在变形率达到80%时,抗压性能就可达到0.34 MPa,并且复合相变材料在吸附十八胺后,焓值可达229.7 k J·kg-1的高值。而在对热电制冷原件（Thermoelectric cooler,TEC）进行热侧被动热管理时,其冷端制冷时间相比裸基片增加了330%以上,证明其在进行TEC系统等电子设备热管理方面有着良好的效果。
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