一、参赛作品概述

展品名称：碳纳米管改性新型石蜡/超高分子量聚乙烯复合相变材料

材料类别：复合材料

创作者名称：李春浓

所属学校：华南理工大学

参赛论文：Novel paraffin wax/ultra-high molecular weight polyethylene composite phase change materials modified by carbon nanotubes with excellent combination property

二、展品简介

1、展品简介/创新点： 旋转烧结方法制备超高分子量聚乙烯多孔基体，加入CNT提高综合性能，真空吸附石蜡形成复合相变材料。

2、性质：吸收外界热量，通过石蜡固体转为液体的相变将热量以潜热形式储存起来，又通过石蜡将液体转变成液体相变释放能量

3、展品应用领域：建筑领域吸收外界热量保温、纺织领域、太阳能储存领域等

4、展品参数：

 

中文名	碳纳米管改性具有良好综合性能的新型石蜡/超高分子量聚乙烯复合相变材料	英文名	Novel paraffin wax/ultra-high molecular weight polyethylene composite phase change materials modified by carbon nanotubes with excellent combination property
展品性状	随CNT含量增加，导热系数显著提高	光热转换（实现能量的储存与释放）	优异的力学性能

 

 三、科研笔记  

科研故事

    作为新手，初来到华南理工大学，生活和学习方面都不太适应，所以导师安排我跟随师姐学习。在师姐的带领下，我慢慢习惯科研生活。师姐的研究方向是相变材料，所以我在网上先搜集关于相变材料的中文文献，尤其是硕士和博士毕业论文，经过阅读后我了解到，相变材料是利用物质状态的变化，储存与释放能量，生活中常见的水算是一种相变材料，100℃时，液体水经过吸热转变为气态水，在此过程中吸收热量。而在广泛应用中的相变材料一般为石蜡和醇类，其中石蜡价格更低廉、无毒无腐蚀，且一些性质比较熟悉，所以我们选择用石蜡作为基础相变材料。

   经过长期阅读文献的知识积累，使我对相变材料有了深刻地了解。因为相变材料自身存在一些缺陷，如导热率低、容易泄露等问题，所以需要与其他材料复合制备成复合相变材料。在众多制备复合相变材料中的方法中，多孔基体吸附相变材料法研究最为广泛，这将成为我的研究方向。在师姐的带领下，做了一些简单的实验，并且见识到了师姐自己申请的发明专利设备——旋转烧结装置。这个装置对普通烧结模具进行改进，加入了旋转功能，使得原理在离心力的作用下均匀加热，使得制品受热受压均匀，性能更好。经过对该设备原理的研究，我了解到一些适合于旋转烧结的高分子材料，如超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯等。在上述原料中，超高分子量聚乙烯的价格相对较低，应用广泛，且与石蜡的性质相似，不会出现相容性问题，所以，我确定以超高分子量聚乙烯作为基础材料。

利用旋转烧结装置制备的多孔超高分子量聚乙烯，性质稳定，孔洞均匀，力学性能好，但是真空吸附石蜡后的材料导热系数较低，难以满足相变材料的应用，所以需要加入合适的填料改善其性能。

有趣的是，填料是在偶然的情况下被选中的。当时在做旋转烧结实验的时候，旁边的同学也在做实验，他的实验也是加入填料改性高分子材料。他当时使用的填料就是碳纳米管（CNT），黑乎乎的一团粉末，仅加入一点，高分子材料就变成了黑色。我联想到相变材料后期要做吸收太阳光的实验，黑色刚好是吸热能力较好的材料，所以想用CNT作为填料试试。经过上网查找资料了解到，CNT的导热性能极好，并且经过自己做实验，证明CNT确实能够改善复合相变材料的各项性能，尤其是导热系数，所以最后选定CNT作为填料。

 

经过实验和测试，获得了一些较好的数据，最后撰写了论文，并发表成功。