一種用于熱管理的柔性相變薄膜材料

熱管理博覽會

2023年6月12日 10:39

來源 | Journal of Energy Storage

背景介紹

熱能是最常見、應用最廣泛的能源之一，但一旦發生熱失控，可能造成重大危害。當產生的熱量沒有得到有效釋放時，熱量就會積累，熱量的積累就會引起多米諾骨牌一樣的連鎖反應現象，其中由于溫度升高引起的一些變化會使溫度進一步升高。電池部件、動力發動機、電子部件、放熱化學反應等的熱失控是極其危險的。

目前，空氣冷卻、液體冷卻、熱管冷卻等技術已應用于熱管理。然而，單一的主動冷卻技術的熱管理還不能滿足需求，并且這些主動冷卻技術的級聯增加了系統的復雜性和操作難度。因此，開發一種緊湊、安全的熱管理技術是至關重要和迫切的。

相變材料(PCMs)可以通過改變自身的物理狀態來儲存或釋放熱能，并在一定時間內保持溫度恒定，它們已被用作電池熱管理或熱失控抑制的有效工具。然而，PCM熱管理不可避免的問題是它的泄漏問題。

為了解決這一問題，提出了多種制備形狀穩定的復合相變材料的方法。然而，這些復合PCM在固態下通常是剛性的，不能很好地貼合在熱器件表面，增加了界面熱阻和安裝難度。然而，目前使用的PCM在實際應用中，由于其固有的剛性、易脆性破壞和不可回收性，導致其相互接觸不良、熱接觸電阻高、使用壽命短。為了克服這些問題是目前研究的重點方向之一。

成果掠影

近期，中國科學院大連物理化學研究所史全教授在開發具有柔性的熱管理相變材料取得新的成果。該團隊開發了一種具有高轉變焓的柔性自愈相變膜，該相變膜具有較高的儲能密度、良好的柔韌性和自愈能力。實驗結果表明在98.7℃的相變溫度下，相變膜具有優異的彈性，相變焓高達191.5 J/g。值得注意的是，由于氫鍵的可逆性，柔性相變膜具有良好的自修復能力，其自修復效率高達91.1%。此外，還將相變膜附著在加熱平臺表面，以評估其在熱管理方面的潛力。該柔性自愈相變膜在不同升溫速率下均能保持高效的熱管理能力，具有發展先進熱管理技術的巨大潛力。研究成果以“Flexible self-healing phase change film with high transition enthalpy for thermal management ”為題發表于《Journal of Energy Storage》。

圖文導讀

一種用于熱管理的柔性相變薄膜材料的圖3