一种高焓值共晶相变材料及其制备方法

allin2025-05-23  152


本发明涉及相变储热材料及热管理技术,具体涉及一种赤藓糖醇和乙酰胺组成的二元共晶相变材料及其制备方法。


背景技术:

1、随着电子设备的高性能化、高功率化、高度集成化及微型化,电子器件的热流密度越来越大。根据摩尔定律,在不久的将来电子器件芯片热流密度将超过300w/cm2。(rafatim,hamidi a a,niaser m s.application of nanofluids in computer cooling systems(heat transfer performance of nanofluids)[j].applied thermal engineering,2012,45:9-14)大多数电子器件都表现出对温度的高度敏感性。例如,锂离子电池局部温度升高会导致电池容量衰减,引起循环寿命快速缩短,并且会带来安全隐患,出现热失控事故。(wang q,ping p,zhao x j,et al.cheminform abstract:thermal runaway causedfire and explosion of lithium ion battery[j].cheminform,2012,43(jun.15):210-224)因此,电子元器件的热管理已经成为提升电子设备安全性和综合性能的重要考虑。

2、现有的热管理技术可分为主动冷却和被动冷却两类。散热器和风扇等主动冷却技术,虽然能够有效地将热能散失于周围环境,但存在散热系统复杂、额外增加功耗、体积大、重量重等诸多制约,与电子设备及器件微型化的发展趋势相违背。因此,以相变储热材料为基础的被动冷却散热技术受到研究人员的广泛关注,开发新型高效热管理相变材料成为解决上述挑战的一种有效方法。

3、赤藓糖醇是一种食品添加剂/代糖,同时是一种高焓值有机相变材料,其固-液相变潜热储存能力使在热管理应用中具有巨大潜力。然而,尽管其熔化焓值较高,但其118℃的熔点较高,且过冷度通常超过100℃,这些特性限制了其直接应用于电子器件的热管理中。

4、本发明所述的一种高焓值共晶相变材料及其制备方法,正是针对上述挑战提出的解决方案。该材料相比赤藓糖醇,熔点和过冷度显著降低,体现高焓值和快速相变特性,更加匹配电子器件热管理的应用场景。


技术实现思路

1、本发明提供了一种赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料的制备方法,能够实现共晶相变材料相变温度和相变焓值的调控,该方法具有绿色环保、成本低廉、操作简单以及方便大批量生产的优点。

2、本发明技术方案为:

3、一种赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料,所述相变材料为赤藓糖醇和乙酰胺。

4、本发明人通过研究发现,通过将赤藓糖醇与乙酰胺在特定条件下进行混合,从而能够使箱变材料的熔点和过冷度显著降低,体现高焓值和快速相变特性。

5、优选的,所述赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料,按摩尔分数计,赤藓糖醇占18%~32%,乙酰胺占68%~82%,赤藓糖醇和乙酰胺的摩尔分数之和为100%。

6、以上所述的一种赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料的制备方法,包括以下步骤:

7、(1)将赤藓糖醇和乙酰胺置于研钵中充分混合搅匀。

8、(2)将上述混合物置于烧杯中搅拌加热熔化,得到透明澄清的熔化混合物。

9、(3)将步骤(2)所得熔化混合物冷却凝固,得到固态二元混合物。

10、(4)将步骤(3)所得固态混合物进行冷结晶,得到二元共晶相变材料,可研磨成颗粒/粉末,密封储存。

11、优选的,步骤(1)所述加热熔化的温度为80℃。

12、优选的,步骤(2)所述搅拌方式为磁力搅拌,时间为15min。

13、优选的,步骤(3)所述的冷却条件为密封,温度为0℃及以下。

14、优选的,步骤(4)所述的保温条件为密封,温度为50℃,时间为30min~60min。

15、本发明将赤藓糖醇和乙酰胺两种相变材料混合,形成了新型共晶相变材料,调控其相变温度低于80℃,同时保持了>200j/g的高熔化焓值。

16、与现有技术相比,本发明具有如下优点:

17、(1)本发明制备的赤藓糖醇/乙酰胺共晶相变材料相变温度低于80℃,能够应用于室温至80℃范围的热管理场景。

18、(2)本发明制备的赤藓糖醇/乙酰胺共晶相变材料为均相,无相分离、相变焓值高、储热性能可靠。

19、(3)本发明提供的制备方法简单、条件温和、原料价格低廉、绿色环保无污染。



技术特征:

1.一种赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料,其特征在于,所述相变材料为赤藓糖醇和乙酰胺组成的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料,其特征在于,按摩尔分数,赤藓糖醇占18%~32%,相应的乙酰胺占68%~82%,二者摩尔分数之和为100%。

3.根据权利要求2所述的一种赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料,其特征在于,按质量分数,赤藓糖醇占20%~24%,相应的乙酰胺占76%~80%,二者质量分数之和为100%。

4.根据权利要求3所述的一种赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料,其特征在于,按质量分数,赤藓糖醇占22%,乙酰胺占78%,二者质量分数之和为100%。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料,其特征在于,所述赤藓糖醇的纯度>99%,所述乙酰胺的纯度>99%。

6.权利要求1-5任一项所述的一种赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

7.根据权利要求6所述的一种赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料的制备方法,其特征在于:


技术总结
本发明公开了一种赤藓糖醇/乙酰胺二元共晶相变材料及其制备方法,属于相变材料及热管理技术领域。本发明的共晶相变材料由两种化合物组成,分别为赤藓糖醇和乙酰胺。本发明通过调配赤藓糖醇和乙酰胺在二元体系中的摩尔百分比,提供了一种熔点为77.1℃、熔融焓为263.8J/g的共晶相变材料,在电子器件热管理、建筑体调温等场景有潜在用途。本发明的优点在于:(1)本发明制备的赤藓糖醇/乙酰胺共晶相变材料相变温度低于80℃,适用于室温至80℃范围的热管理场景。(2)本发明制备的赤藓糖醇/乙酰胺共晶相变材料为均相,无相分离、相变焓值高。(3)本发明提供的制备方法简单、绿色环保无污染。

技术研发人员:管娟,甘涔煜,杜明回
受保护的技术使用者:北京航空航天大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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