Ceramics International:氧化铝包覆膨胀石墨的制备:增强膨胀石墨的亲水性及抗氧化性 膨胀石墨(EG)是一种具有蠕虫状结构的功能性碳基材料。由于其具有高孔隙率、良好的柔韧性、优异的热稳定性和化学稳定性等优点,因此被广泛应用于污水处理、垫片制造及耐火复合制剂等领域,同时,又因为EG具有高的表面张力和导热性,也可被用于封装相变材料(Phase Change Material,PCM)。EG是一种重要的储热介质,自20世纪90年代后期被研究人员发现其可以有效提高PCM的导热率,并且可以提高PCM的稳定性,因而在热能储存领域得到了广泛的关注。
无机相变材料在潜热储能方面具有巨大优势,如较高的潜热和热导率、廉价和不可燃性。由于EG具有疏水性,因此制备无机PCM / EG复合材料通常需要复杂的工艺,如真空浸渍。此外,EG的疏水性质可能导致复合材料在持续相变过程后使EG和无机PCM发生分离,进一步会使通过EG来改善PCM性能的方案失效。
近日,华南理工大学的高学农教授在Ceramics International上发表题为“Preparation of Al2O3-coated expanded graphite with enhanced htdrophilicity and oxidation resistance”的研究论文,文中主要解决了EG的疏水性和EG与无机材料的相容性问题。氧化铝(Al2O3)具有多种优异的性质,如良好的亲水性、高的导热系数、良好的耐火性、廉价且无毒等。因此,选择氧化铝层作为亲水层并且通过化学连接将其涂覆于EG的表面,即可制备出Al2O3涂层包覆的EG复合材料。研究发现,EG表面的氧化铝层分布均匀且基本呈现无定形状态,通过氧原子(来自Al2O3)和碳原子(来自EG)之间的化学反应使Al2O3与EG充分的结合。通过增加Al2O3的质量分数可以提高Al2O3涂层包覆EG的亲水性和抗氧化性,此外, 对EG和Al2O3包覆EG的亲水性进行的分子动力学(MD)模拟也证实了Al2O3包覆EG是提高EG亲水性的一种行之有效的方法。
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