硬脂醇改性的氧化石墨烯/正十八烷復合相變材料的熱物性研究

蔡迪，李靜

（1 重慶大學低品位能源利用技術及系統教育部重點實驗室，重慶400044； 2 重慶大學能源與動力工程學院，重慶400044）

引 言

隨著工業和人類社會的快速發展，環境污染和能源短缺問題日益嚴重。世界面臨著提高能源使用效率和可再生能源發展的緊迫問題[1]。太陽能作為一種無污染，且無窮無盡供應的能源，是目前解決能源問題的最佳選擇。然而，太陽能的能源供應并不穩定，因此，熱能儲存被認為是開發太陽能的關鍵技術之一[2?3]。此外，熱能是一種低品位的能源，在工業和生產中常常被當作廢熱，難以有效利用[4?5]。到目前的研究中，熱能儲存可分為三種方法，包括顯熱儲存、潛熱儲存和可逆化學反應熱儲存。相變材料通常具有高儲熱密度，相變過程中溫度恒定不變，作為能量存儲介質，相變儲熱材料在周圍溫度升高或降低時，可以在熔點或凝固點吸收或釋放大量潛熱，因此在這些熱能儲存方法中，基于相變材料的潛熱熱能儲存是最有效的技術[6?7]。復合相變材料(PCM)具有很多優秀特性，可以應用于工業余熱回收、太陽能系統以及建筑領域[8?11]。PCM在相變時溫度不變，可用于控溫[12?13]。

然而無機相變材料在固化過程中存在嚴重過冷和相分離的缺點，且在固?液和固?氣轉化的過程中體積變化過大[14?15]，這些不足導致有機固液相變材料越來越受關注。正十八烷具有較高的相變潛熱(230 J/g)且不存在明顯的過冷度，在相變期間體積變化小、無味無毒，被證明是一種很好的相變材料。但是幾乎所有有機相變材料都具有共同的缺點，熱導率低，限制了熱能存儲系統的熱響應速率[16]。正十八烷的熱導率不超過0.2 W/(m·K)。而碳基材料，包括石墨烯、膨脹石墨、多壁碳納米管，是最具研究前景的高導熱填料，由于其良好的導熱性可用以增強相變儲熱材料的熱傳遞，同時碳基材料具有低密度、優異的化學穩定性和等優點[17?18]。

之前的研究證明，向正十八烷中添加納米石墨烯片可以有效增強其導熱性能，當納米石墨烯片的質量分數達到2%時，相變材料的熱導率增加了89.4%[19]。然而，有機相變材料中的高導熱顆粒由于范德華力的作用難以長期均勻分散，為了解決這個問題，通常的方法有①復合體系中添加表面活性劑；②制備形態穩定的復合相變材料；③石墨烯表面官能團化學改性。陳軒[20]通過將具有良好親油性的油酸作為分散劑，添加到納米石墨烯片和石蠟的復合體系中，在納米石墨烯片添加量一定的情況下，加入油酸的樣品具有更高的熱導率。張金輝[21]通過研究證明油酸作為分散劑的作用機制主要是空間位阻穩定機制，油酸包覆在納米石墨烯表面，使親油的官能團懸游于油性的石蠟中，增強了分散性，另外油酸的包覆在納米石墨烯表面上有一定的厚度，增大了顆粒之間的距離，減小了范德華力影響。Wu等[22]開發了一種新方法，通過將液相相變材料浸漬到膨脹石墨基質中然后將復合材料壓縮成穩定的塊狀來制備形狀穩定的膨脹石墨/硬脂酸復合相變材料。

氧化石墨烯(GO)是石墨烯的氧化物，具有兩親性，其理論熱導率在776 W/(m·K)左右[23]，密度約為0.45 g/cm3。由于具有各種含氧官能團，例如羥基和羧基，可以很容易被修飾或共價官能化[24?25]。Stengl等[26]利用SOCl2將GO—COOH基團轉化為GO—COCl，然后用Li[1,2?C2B10H11]接枝，制備碳硼烷基官能化的GO。通過對石墨烯材料化學改性，有助于增加石墨烯在相變材料基材中的分散性，周建偉等[27]采用液相插層法制備了硬脂酸/氧化石墨烯復合相變材料，硬脂酸與氧化石墨烯之間是物理混合，具有較好的分散穩定性。王赫等[28]的研究中，氧化石墨烯與十八烷基氨反應生成帶有長鏈氨基的改性石墨烯，并證明改性大大提升了石墨烯親油性。陳素清等[29]選用N,N,N?三甲基?1?十六烷基溴化銨(CTAB)作為改性劑對石墨烯進行功能化改性提高在脂肪酸類和醇類固液相變材料的分散性，由于石墨烯表面有機化，在甲苯這類有機溶劑中具有較好的分散性，由于CA 和LA 均為帶長碳鏈的化合物,石墨烯的親油性增加，有利于其在CA?LA 混合物中分散。劉煥炳[30]用聚乙二醇正十六烷基醚(EnC16)作為活性劑,其分子鏈末端的羥基與氧化石墨烯的邊緣羧基之間通過酯化反應共價結合，經過實驗得出在聚乙二醇正十六烷基醚與氧化石墨烯的最優比例（6∶1）下制備的改性石墨烯具有較好的親油性。楊志濤等[31]將SiO2改性的石墨烯添加到石蠟中形成復合相變材料，當添加量為0.15%時，熱導率增大了20%，該材料表現出很好的循環穩定性。Wang 等[32]在氧化石墨烯表面接枝十六烷醇，當相變材料基體為十六烷醇時，改性的氧化石墨烯可以很好地分散在十六烷醇中。

綜上，目前對石墨烯作為導熱填充物的有機復合相變材料的研究中，普遍存在分散性差、載入量低的缺點，本文針對上述問題提出了對氧化石墨烯進行化學改性，利用相似相溶原理提高了石墨烯在正十八烷中的分散性，使整個復合相變材料體系有更高的石墨烯材料載入量，從而更好地提升導熱性能。

1 實驗

1.1 方法

本文采用化學修飾的方式對氧化石墨烯進行改性，得到的改性石墨烯能夠與正十八烷很好地復合，經過物理混合得到改性石墨烯?正十八烷復合相變材料。之后通過掃描電鏡測試、紅外光譜分析、差示掃描量熱實驗、導熱分析等實驗對其形貌結構及相關熱物性進行表征和研究。

1.2 材料

正十八烷，C18H38，液態時為無色液體，固態時為白色結晶，上海凜恩科技發展有限公司；氧化石墨烯(GO)，黃褐色蓬松粉末，尺寸在500 nm～50 μm 之間，中國科學院成都有機化學有限公司；N,N?二甲基甲酰胺(DMF)，成都市科隆化學品有限公司；三乙胺(TEA)，重慶躍翔化工有限公司；甲苯，成都市科隆化學品有限公司；硬脂醇，上海笛柏生物科技有限公司；氯化亞砜(SOCl2)，上海凜恩科技發展有限公司；二氯甲烷(CH2Cl2)，上海凜恩科技發展有限公司。

1.3 設備

DZF?6020AB 電熱真空干燥箱，北京中興偉業世紀儀器有限公司；FA1004B 電子天平(精度0.0001 g)，上海佑科儀器儀表有限公司；DF?101 恒溫磁力攪拌器,杭州明遠儀器有限公司；KQ?50B 超聲波清洗機，超聲波功率為50 W，昆山市超聲儀器有限公司；SCIENTZ?10N 冷凍干燥機，寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.4 分析測試儀器

SU8020 場發射掃描電子顯微鏡，日本日立公司；Nicolet iS50 傅里葉變換紅外光譜儀(FT?IR)，賽默飛世爾科技(中國)有限公司；DSC404F3 差示掃描量熱儀，Netzsch.Ltd.；LFA457 激光導熱儀，Netzsch.Ltd.；Mastersizer 200激光粒度儀，英國馬爾文公司。

1.5 改性石墨烯的制備

改性石墨烯的制備過程分為兩步。第一步，在冷凝回流的條件下，將GO(1 g)分散于DMF(30 ml)中，并加入SOCl2(100 ml)在80℃處理12 h。反應結束后，用CH2Cl2洗滌反應產物，并在60℃的真空烘箱中干燥，得到用碳酰氯基團共價官能化的GO，可以觀察到氧化石墨烯由黃褐色的蓬松粉末轉化為黑色粉末，將該產物標記為GO—COCl。第二步，將GO—COCl(2 g)、硬脂醇(30 g)、TEA(4 ml)、甲苯(30 ml)和DMF(10 ml)加入裝有磁力攪拌器磁芯和回流冷凝器的圓底燒瓶中。將混合物在85℃下攪拌1 h 以分散顆粒并充分溶解硬脂醇，然后保持回流120 h。過濾黑色產物，用乙醇洗滌該產物數次以除去未反應的硬脂醇，并在55℃的真空烘箱中干燥，最終得到硬脂醇改性的氧化石墨烯。

1.6 復合相變材料的制備

本實驗制備的復合相變材料以正十八烷為基體材料，制備復合相變材料的步驟分為兩步。首先，通過電子天平稱取事先計算好質量，并且經過干燥預處理的正十八烷固體，將正十八烷固體置于試劑瓶中，放入烘箱中熔化，溫度設置為65℃。當正十八烷保持完全熔化狀態30 min 后，按照設定的質量分數將改性石墨烯加入到液相十八烷中。然后對樣品進行磁力攪拌，從而將改性石墨烯均勻分散在正十八烷中，轉速設定為為450 r/min，溫度保持為65℃，將復合相變材料的懸浮液進行持續3 h的攪拌。隨后取出磁芯，再將試劑瓶置于超聲波清洗機中超聲振蕩30 min。最終，讓復合相變材料懸浮液在室溫下(25℃)自然冷卻至凝固即作為實驗樣品。

改性石墨烯添加量x 由式(1)計算得到，隨后通過兩步法，制備改性石墨烯質量分數為1%、2%、3%和4%的復合相變材料。同時還制備了一組純正十八烷樣品作為對比。

2 實驗結果與討論

2.1 分散穩定性及再循環可靠性測試

當向相變材料中添加微米甚至納米級別的高導熱填料以提高導熱性能時，由于這些微粒之間存在很強的范德華力，在使用過程中很容易堆疊，產生團聚或沉降，因此，高導熱微粒在復合相變材料體系中能否均勻分散并且穩定存在是制備成功與否的關鍵。對氧化石墨烯進行化學改性的目的就在于加強其在正十八烷中的分散性和循環穩定性，并在一定程度上提高其負載量。

制備2%(質量)分散均勻的納米石墨烯片和改性石墨烯/正十八烷復合相變材料(分別標記為GNS和MG)，并經過多次相變循環，測試其分散穩定性及再循環可靠性（圖1）。可以觀察到，當進行10 次相變循環，納米石墨烯片出現輕微的團聚情況，試劑瓶底部和上層出現色差，而改性石墨烯仍然均勻分散。20 次相變循環后，通過肉眼可以看出改性石墨烯依然沒有明顯的沉降情況，而納米石墨烯片已經明顯沉降。

圖1 復合相變材料經歷不同次數熔化?凝固循環后的狀態Fig.1 Statuses of composite phase change material after different melting?solidification cycles

圖2 納米石墨烯片與改性石墨烯粒徑分布圖Fig2 Particle size distribution of GNS and MG powder

圖2為納米石墨烯片和改性石墨烯粉末的粒徑分析圖。由圖2可見納米石墨烯片和改性石墨烯的粒徑主要分布在0.2～30 μm 之間，平均粒徑分別為8.020 μm 和9.046 μm。由于改性石墨烯表面存在較長的十八烷基團，導致各片層存在一定的鏈接，這可能是改性石墨烯粒徑稍大的原因。圖3 為2%(質量)復合相變材料經過100次相變循環后，納米石墨烯片與改性石墨烯粒徑大小分布圖，可見經過100 次相變循環后納米石墨烯片平均粒徑增長至54.802 μm，且有更多石墨烯完全團聚沉降與底部，而改性石墨烯平均粒徑為9.602 μm，增長不明顯，可以認為改性石墨烯并未因多次相變循環而發生團聚。

圖4 為實驗制備的五組樣品，分別為0、1%、2%、3%和4%(質量)的改性石墨烯/正十八烷復合相變材料。很明顯，添加量低于4%(質量)的樣品均沒有出現沉降、團聚以及相分離的現象。

圖3 100次相變循環后納米石墨烯片和改性石墨烯的粒徑分布Fig.3 Particle size distribution of GNS and MG after 20 phase change cycles

圖4 含有不同改性石墨烯質量分數的復合相變材料Fig.4 Composite phase change materials with different mass fractions of modified graphene

2.2 材料形貌

圖5 為納米石墨烯片/正十八烷復合相變材料及改性石墨烯/正十八烷復合相變材料的SEM 圖。從圖5(a)、(b)中可以觀察到納米石墨烯片顯示出二維材料的顯著特征，厚度超薄，類似紙一樣的片層狀結構與曲折結構，表面相對平整，納米石墨烯片由于疏油，在油性的正十八烷中極易團聚。圖5(c)、(d)中的改性石墨烯雖然也具有片層結構，并且相互纏結，但是表面的不均勻表明GO 是經過共價官能化的。對于改性石墨烯，接枝的十八烷基團由于相似相溶原理使其獲得了一定的親油性，另外，由于接枝的長鏈基團導致GO 之間形成了重疊和互鎖的結構，從而可以將正十八烷很好地包覆。

2.3 化學特性

通過紅外光譜分析研究正十八烷與改性石墨烯之間的化學相容性。改性石墨烯、純正十八烷以及改性石墨烯/正十八烷復合相變材料的FTIR 光譜圖如圖6所示。

圖6 中圖線從上到下分別代表氧化石墨烯、改性石墨烯、正十八烷及2.0%(質量)改性石墨烯復合相變材料。對比氧化石墨烯與改性石墨烯，圖線中3396.33 和3421.03 cm?1處的吸收峰為—OH 基團的伸縮振動，這是由于氧化石墨烯和改性石墨烯表面和邊緣均存在羥基，另外，也可能存在吸附水。1621.02 和1623.98 cm?1處均對應于—C====C—共振吸附，這是石墨烯的環結構造成的。1373.07 與1400.42 cm?1處對應為—CH3基團中的C—H 面內彎曲振動峰，1046.29 和1060.08 cm?1處對應—C—O—的伸縮振動。對于這些吸收峰氧化石墨烯與改性石墨烯對應，兩者的不同之處在于氧化石墨烯在1722.44 cm?1處的吸收峰減弱，這對應的是羧基—C====O 的伸縮振動，這意味著通過化學修飾，部分羧基轉化為改性后的官能團，證明氧化石墨烯確實被成功改性，另外1400.42 cm?1處的吸收峰略微增強，這是因為改性石墨烯的官能團中含有較多的—CH3基團。

對于正十八烷，圖譜中2960.57、2910.98 cm?1分別代表—CH3和—CH2的不對稱伸縮振動吸收峰，2846.71 cm?1則是—CH2的對稱伸縮振動吸收峰，1470.54、1369.47 cm?1處分別對應—CH2和—CH3基團中的C—H 面內彎曲振動峰，891.40 cm?1為C—C伸縮振動峰，716.33 cm?1處的吸收峰代表—(CH2)n—長鏈n 大于4 時的面內搖擺振動峰。觀察改性石墨烯復合相變材料的譜線，可以看到改性石墨烯與正十八烷所具備的吸收峰在復合相變材料的圖線中均存在且一一對應，幾乎沒有偏移，也沒有出現新的吸收峰，因此可以認為，改性石墨烯和正十八烷之間僅存在分子作用力，并沒有因為化學反應而產生新的化學鍵。

圖5 納米石墨烯片及改性石墨烯的微觀形貌結構Fig.5 Microstructure and morphology of graphene nanoplatelets and modified graphene

圖6 氧化石墨烯、改性石墨烯、正十八烷及2.0%(質量)改性石墨烯復合相變材料的FTIR光譜圖Fig.6 FTIR spectra of GO,MG,n?octadecane and 2.0%(mass)composite PCM

2.4 相變特性

圖7 為不同質量分數的改性石墨烯/正十八烷復合相變材料及純正十八烷在經歷一個相變循環過程中的DSC 曲線圖。從圖中可以觀察到，在一個凝固熔化循環中，每條曲線由一個吸熱峰和兩個放熱峰組成。當相變材料發生相變時，會吸熱或放熱，在DSC 測量曲線中則以吸熱或放熱峰的形式表現出來，隨著溫度的升高或降低，峰開始出現時，對應的溫度稱為起始溫度Tms或Tss，峰消失時對應的溫度為終止溫度Tmc或Tsc，而峰值對應的溫度則被認定為相變溫度Tmp或Tsp。DSC 曲線中峰所圍成的面積則代表相變材料的相變焓。冷卻時存在兩個放熱峰是由于除了正十八烷相變放熱之外，在較低溫度下，還有正十八烷在六方填充與正交填充之間轉變的放熱情況。通過比較純正十八烷與不同質量分數的復合相變材料DSC 曲線可以看出，幾乎重疊的形狀和完全重復的DSC 曲線趨勢表明正十八烷相變行為并沒有隨著石墨烯材料的加入而發生改變，這與分析FTIR 圖像得到的結果一致。為了定量研究改性石墨烯質量分數對復合相變材料相變溫度及相變焓的影響，計算得到了各組熔化過程以及凝固過程相關數據分別列于表1和表2中。

圖7 正十八烷及其復合相變材料的DSC曲線Fig.7 DSC curves of n-octadecane and composite phase change materials

正十八烷的理論相變溫度為28.2℃，由表1 和表2 可知，實驗測得正十八烷在熔化和凝固過程的相變溫度分別為28.6℃和26.9℃，偏差均不超過5%，證明實驗測量得到的數值是合理且可靠的。相較于純正十八烷，復合相變材料的熔點呈下降趨勢，凝固點則略有升高，但變化幅度很小，熔融溫度和凝固溫度的變化是由復合材料組分之間的相互作用造成的。隨著改性石墨烯質量分數增大，復合相變材料的相變潛熱總體呈下降趨勢，當改性石墨烯的添加量達到4%(質量)時，復合相變材料的熔化潛熱和凝固潛熱比正十八烷均降低了5.0%左右。加入改性石墨烯導致相變材料潛熱減少，是因為改性石墨烯在復合體系的相變循環過程中始終是保持固體形態，不發生相變，所以在總體質量一定的情況下，改性石墨烯添加量越多，體系的相變潛熱將會越小。

由于改性石墨烯本身的片層結構，與正十八烷充分結合時，兩者之間的范德華力作用較強，在相變過程中，正十八烷分子勢必會由于相變而克服范德華力，導致一定程度的潛熱上升。同時，從SEM觀察到的結果可以看到納米石墨烯片所不具備的改性石墨烯的褶皺表面，這種褶皺表面可能會吸附、包覆更多的正十八烷分子，從而阻礙正十八烷分子之間的熱膨脹作用，導致潛熱的上升。

2.5 熱導率

熱導率是評價相變材料性能優越與否的關鍵參數，因為它影響儲熱和放熱的速率。熱導率按照式(2)計算。

為了測試隨著改性石墨烯的添加量的變化對復合相變材料導熱性能的影響，在室溫20℃左右的環境下測試了各組樣品的熱擴散系數a。復合體系的密度ρcom通過式(3)計算得到。

本文通過閃射法測得了各組樣品復合相變材料的熱擴散系數a 和比熱容cp，每一組熱擴散系數和比熱容經過等精度多次測量，表3 列出了各組樣品的熱導率及計算熱導率所需的相關數據。

表1 正十八烷及其復合相變材料熔化過程的相變溫度及相變焓Table 1 Phase transition temperature and enthalpy of n-octadecane and composite phase change materials during melting process

觀察表3發現，隨著改性石墨烯的加入，復合相變材料的熱擴散系數隨改性石墨烯添加量的增加而增加。復合相變材料比熱容遠遠高于純正十八烷比熱容，其原因可能是細微顆粒的摻雜誘導復合體系形成了特殊的納米結構，而改性石墨烯的添加量對復合相變材料比熱容的影響并不明顯，比熱容的提升對熱量儲存是有利的。

圖8 不同質量分數的改性石墨烯/正十八烷復合相變材料在20℃時的熱導率及熱擴散系數Fig.8 Thermal conductivity and thermal diffusion coefficient of modified graphene/n?octadecane composite phase change materials with different mass fractions at 20℃

結合表3和圖8，可以觀察到隨著改性石墨烯添加量的增加，復合相變材料的熱擴散系數和熱導率均呈增長趨勢，增長軌跡為非線性。當改性石墨烯質量分數為1%時，復合相變材料熱導率的提高效果最為明顯。當添加量在3%到4%(質量)之間時增長大幅度減緩，由此可以推測4%(質量)的接近改性石墨烯/正十八烷復合相變材料的飽和添加量。添加量為1%、2%、3%和4%(質量)的改性石墨烯/正十八烷復合相變材料的熱導率比純正十八烷分別高出了61.4%、91.6%、121.6%和131.9%。與納米石墨烯片/正十八烷復合相變材料相比較，當納米石墨烯片的添加量達到2%(質量)時，納米石墨烯片對正十八烷的熱導率提升為89.4%，與2%(質量)的改性石墨烯/正十八烷復合相變材料相近，但如果繼續將納米石墨烯片的添加量提升到4%(質量)，復合相變材料的熱導率提升也僅90%左右，這是由于相對較差的分散穩定性，復合體系中納米石墨烯片含量在2%(質量)時出現大量石墨烯團聚，達到負載量的飽和，因此限制了納米石墨烯片對正十八烷熱導率的提升效果。經過硬脂醇改性的改性石墨烯在正十八烷中具有很好的分散性，因此添加量可以接近4%(質量)而不出現明顯團聚及沉降，也就是說改性石墨烯在復合體系中的有效添加量可以達到納米石墨烯片的2 倍以上，當改性石墨烯添加量為4%(質量)時，131.9%的熱導率提高也證明了改性石墨烯對提升正十八烷導熱性能具有非常明顯的效果。

如圖9 所示，圖中黑色部分為在正十八烷中均勻分散的改性石墨烯，改性石墨烯將相互連接形成空間網狀結構，由于石墨烯材料具有超高的導熱性能，這些易于導熱的網狀結構就在整個復合體系中形成了導熱網絡，當復合相變材料在相變過程中，熱量會更快地經過這些導熱網絡傳遞而被相變材料吸收或釋放。改性石墨烯在復合體系中的質量分數越高，復合體系中將會具有更多的導熱網絡，因此，隨著改性石墨烯添加量的提高，整體熱導率得以提高。當添加量接近4%(質量)時，復合體系中的改性石墨烯開始出現一些團聚現象，這會導致原本均勻分散在正十八烷中的改性石墨烯導熱網絡聚集沉底，因此在3%(質量)到4%(質量)范圍內熱導率的提升大幅度減緩。

3 結 論

圖9 2%(質量)改性石墨烯/正十八烷復合相變材料的微觀形貌結構Fig.9 Microstructure and morphology of modified graphene oxide/n-octadecane composite PCM

本文將硬脂醇接枝到酰氯官能化的GO 上，制備了具有一定親油性的硬脂醇改性石墨烯，將其分散在正十八烷相變材料中，提高了相變材料的熱導率。將制備好的改性石墨烯通過物理混合的方式，按照一定的質量配比與正十八烷混合成復合相變材料，用同樣的方法制備納米石墨烯片/正十八烷復合相變材料。實驗對比研究了兩種復合相變材料的結構、形態、分散性、再循環可靠性。另外，制備改性石墨烯的質量分數分別為0、1%、2%、3%、4%的五組樣品，用以研究改性石墨烯添加量對復合相變材料的相變溫度、比熱容及導熱性能的影響。

(1)通過SEM 形貌研究，觀察到改性石墨烯具有獨特的褶皺表面，這是由于其表面被共價官能化所造成的。改性石墨烯在正十八烷中分散均勻，接枝的長鏈基團使GO 之間重疊和互鎖，將正十八烷很好地包覆其中，同時，這些基團增加了GO 的親油性，使得GO 能夠在油性的液體正十八烷中長期穩定保持均勻，當納米石墨烯片和改性石墨烯添加量相同時，改性石墨烯明顯具有更好的分散穩定性及再循環可靠性，同時改性石墨烯/正十八烷復合相變材料可以達到更高的負載量。

(2)改性石墨烯的加入導致復合相變材料相比純正十八烷熔點稍有降低，凝固點略有升高。隨著改性石墨烯質量分數的增加，復合相變材料的總體潛熱減少，當質量分數達到4%時，熔化潛熱和凝固潛熱比正十八烷均降低了5.0%左右，證明改性石墨烯的加入對相變材料潛熱值的影響很小，對儲熱能力的影響可以忽略不計。相變材料中的改性石墨烯本身不發生相變以及改性石墨烯與正十八烷分子之間的相互作用共同導致了復合相變材料的潛熱變化。

(3)測試結果顯示，添加1%、2%、3%和4%質量分數的改性石墨烯/正十八烷復合相變材料相比正十八烷熱導率分別提高了61.4%、91.6%、121.6%和131.9%。熱導率有了相當可觀的提升，這得益于改性石墨烯較強的導熱性能以及相對未改性石墨烯更高的負載量。

符 號 說 明

a——復合相變材料的熱擴散系數，mm2/s

cp——復合相變材料的比熱容，J/(g·K)

mG,mPCM——分別為改性石墨烯、正十八烷的質量，g

x——改性石墨烯質量分數，%

λ——復合相變材料的熱導率，W/(m·K)

ρcom,ρG,ρPCM——分別為復合體系的平均密度、改性石墨烯和正十八烷的密度，g/cm3