[发明专利]一种高光热转换效率高导热系数的材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高光热转换效率高导热系数的材料及其制备方法，制备光热转换填料稳定分散液；将光热转换填料分散液与胶乳乳液超声分散混合后，采用絮凝剂快速破乳共沉淀，然后在鼓风烘箱中烘干成型。本发明制备方法简单，不涉及复杂的化学合成方法或繁琐的加工技术，环境友好、有利于大规模应用。制备的产物可通过独特的三维导热网络设计使得热量沿聚合物基体中由纳米杂化物组成的三维网络路径扩散，产物具有超高的光热转换效率和传热速率。本发明制备方法避免了光热粒子的团聚，更大化发挥光热粒子在材料中的应用，利用少量的光热粒子获得了更高的光热性能，提高了利用效率，降低了制备成本。

技术领域

本发明属于光热材料技术领域，具体涉及一种高光热转换效率高导热系数的材料及其制备方法。

背景技术

近年来，光热材料在医疗、能源、电子传感器件等领域等都受到广泛关注。目前，已发展的光热材料通常是在基体中填充贵金属及其氧化物纳米颗粒、半导体纳米结构、碳质纳米材料(如石墨烯及其氧化物、碳纳米管)等。这些材料由于缺乏有效的微纳结构设计，需要填充大量的光热粒子，不仅制备成本高，而且使材料加工性和力学性能下降，阻碍了材料的实际应用。因此，开发低成本、高光热转换效率、高导热系数的光热材料是该领域亟待解决的关键难题。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足，提供一种高光热转换效率、高导热系数材料及其制备方法。其特点是：通过建议的乳液模板隔离组装的方法得到了三维互连网络结构，这种独特的结构赋予材料具有快速的光热转换效率和传热速率。

本发明的目的采用以下技术措施实现，一种高光热转换效率高导热系数的材料，由以下制备方法制备所得，包括如下步骤：

(1)制备光热转换填料分散液，将光热转换填料稳定分散在水中；

(2)将光热转换填料分散液与胶乳乳液超声分散混合后，采用絮凝剂快速破乳共沉淀，然后在鼓风烘箱中烘干成型。

进一步的，所述的光热转换填料分散液为单一的分散性良好的填料分散液或者杂化物填料分散液。

其中，单一的分散性良好的填料分散液为氧化石墨烯纳米片层分散液、MXene纳米片层分散液中的一种。

其中，杂化物填料分散液由悬浮性良好的分散液a和溶液b混合后反应而成，分散液a中分散物为制备步骤完成后能够作为结构导向的物质，溶液b中溶质为制备步骤完成后能够作为光热转换剂的物质。悬浮性良好的分散液a为纤维素纳米晶分散液或埃洛石纳米管分散液中的一种。溶液b中溶质为可以生成光热转换粒子的物质，光热转换粒子为金属、金属氧化物、聚多巴胺或聚吡咯中的一种。

进一步的，聚合物乳液为环氧化天然橡胶、水性聚氨酯、水性涂料中的一种。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明制备方法简单，得到的材料具有独特的三维网络互连结构，不涉及复杂的化学合成方法或繁琐的加工技术，环境友好、有利于大规模应用。

(2)本发明可通过独特的三维导热网络设计使得热量沿聚合物基体中由纳米杂化物组成的三维网络路径扩散，产物具有超高的高光热转换效率和传热速率。

(3)本发明制备方法避免了光热粒子的团聚，更大化发挥光热粒子在材料中的应用，利用少量的光热粒子获得了更高的光热性能，提高了利用效率，降低了制备成本。

附图说明

构成本申请的一部分说明书附图用于提供对本申请的进一步理解，本申请的适宜性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为光热纳米复合材料截面的透射电子显微镜(TEM)图。

图2为三维互连网络结构样品和无三维网络结构样品光热转换和热导率的模型图。