用于无泄漏高导热定形相变材料的分级宏-纳米多孔金属
软凝聚态物质
2020-06-28 v2 应用物理
摘要
将相变材料（PCMs）浸渍到多孔介质中是稳定其形状和提高导热性的一种有前景的方法，这对于电子设备或电池等小型应用的热能储存和热管理至关重要。然而，在这些复合材料中，对于泄漏如何与多孔材料的特性相关联，目前仍缺乏普遍的理解。因此，能量密度和防泄漏能力常常相互制约。在这项工作中，我们克服了当前的局限性，展示了通过使用分级宏-纳米多孔金属进行PCM浸渍，可以同时实现高能量密度和卓越的防泄漏性能。通过分析毛细现象并合成一种新型材料，我们证明了一种分级三峰宏-纳米多孔金属（铜）提供了卓越的防泄漏能力（由于纳米孔的强毛细力）、高能量密度（由于大孔的存在，PCM负载量达90vol%）并改善了充/放电动力学，这得益于热导率的三倍提升。通过CFD模拟进一步证明，这种复合材料可用于电池组的热管理，并且与纯PCM不同，它能够将最高温度维持在安全限值以下。目前的结果为分级宏-纳米多孔金属应用于具有增强热导率的高能量密度、无泄漏和形状稳定的PCMs铺平了道路。这些创新的复合材料可以通过提高紧凑型系统（如电子设备或高功率电池）的效率、耐用性和可持续性，显著促进其热管理。
引用
@article{arxiv.2005.01585,
title = {Hierarchical macro-nanoporous metals for leakage-free high-thermal conductivity shape-stabilized phase change materials},
author = {Yaroslav Grosu and Yanqi Zhao and Alberto Giacomello and Simone Meloni and Jean-Luc Dauvergne and Artem Nikulin and Elena Palomo and Yulong Ding and Abdessamad Faik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.01585},
year = {2020}
}