透光性相变储能木材的制备及性能表征

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透光性木材是一种新型绿色生态材料,在智能建筑、磁性设备、光电器件等领域具有潜在应用价值。相变储热材料是新一代绿色节能材料,可通过物相变化自主实现节能调温。将透光性木材复合相变储热材料,赋予木材对环境光和热的高效响应与存储功能,对开发新型绿色节能生物质材料具有重要意义。本研究以巴尔沙木为基材,以癸酸和聚乙二醇为相变储热材料,以环氧树脂为定形封装材料,通过脱木素预处理、熔融共混及真空浸渍制备了兼具光学与储放热性能的透光性相变储能木材,研究了相变储热材料含量及三元界面耦合情况对透光性相变储能木材光热性能的影响,为创制新型生物基绿色建材及建设生态居室提供技术和理论支撑。主要结论如下:(1)采用熔融共混法分别制备了不同配比的环氧树脂基癸酸和聚乙二醇定形相变储热材料。相变储热材料与环氧树脂通过交联网络结构和氢键结合,复合材料具有良好的定形封装能力和储放热性能。当癸酸为70 wt%时,熔融和结晶潜热为125.5和125.2 J/g,对应相变峰温度为30.84和26.70℃;当聚乙二醇为80 wt%时,熔融和结晶潜热达163.3和159.9 J/g,相变峰温度为30.66和21.73℃。(2)通过木材脱木素预处理和相变储热材料真空浸渍处理制备了透光性相变储能木材。聚合物基定形相变储热材料与脱木素木模板通过三维多孔物理嵌合和化学交联相结合。透光性相变储能木材具有良好的光学性能和储放热性能,环境热响应调温范围符合居室人体舒适温度区间。当癸酸为70 wt%,透光率为73.11%,熔融和结晶潜热为98.92和97.20 J/g,相变峰温度为32.07和25.20℃;当聚乙二醇为80 wt%时,透光率达80.58%,熔融和结晶潜热为134.1和122.9 J/g,相变峰温度为30.66和22.19℃。(3)透光性相变储能木材中相变储热材料-环氧树脂-木材三元复合界面具有良好的相容性,光、热依赖聚合物基体分子链振动、晶格声子及光子相互作用的形式传导,通过调控“聚合物定形封装-三元界面耦合-光热传导链路”结构可协效提升复合材料的透光率、储放热效能、防渗漏和循环稳定性。
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