随着世界范围内能源危机的出现,对新能源的开发利用和能源储存受到越来越多的关注。基于相变材料的潜热储能技术是将能量以相变潜热的形式储存与释放,是平衡能量的供求关系,实现能量合理高效利用的有效方法。潜热储能技术具有储能密度高,储/放热温度变化幅度小等优势,在建筑节能、工业余热废热回收及可再生能源储存等领域显示出很强的应用潜力。然而相变材料存在导热性能差,固-液相变过程中密度和相态的变化导致泄漏等问题,制约着相变储能在能源储存领域的推广和使用。本文以还原氧化石墨烯为导热增强材料,制备高导热定型相变材料。通过使还原氧化石墨烯与固-固相变材料接枝、分散到支撑材料、直接堆积成三维多孔结构的方式促进还原氧化石墨烯在定型相变材料中的分散,研究不同分散方法对定型相变材料导热性能的影响;分析还原程度不同的还原氧化石墨烯基材料对相变材料导热性能的影响;建立了还原氧化石墨烯-相变材料界面的吸附模型,分析界面吸附能力的大小,从分子层面探讨相变材料的吸附机理,为提高还原氧化石墨烯与相变材料之间相互作用提供依据。通过以上工作,探索影响还原氧化石墨烯基定型相变材料导热系数的关键因素及其影响规律,提炼提高复合材料导热系数的技术和方法,从而制备高导热的还原氧化石墨烯基定型相变材料。本文主要工作及研究结果如下:将相变材料与小分子骨架材料反应制备聚氨酯固-固相变材料,并将还原氧化石墨烯与聚氨酯固-固相变材料接枝,制备高导热定型相变材料。还原氧化石墨烯与固-固相变材料接枝可促进还原氧化石墨烯在相变材料中的分散,避免还原氧化石墨烯在相变材料中分散不均匀的问题。其中rGO-PU复合相变材料的最高熔化和凝固潜热可达到纯相变材料的76.8%和74.3%,导热系数最高可达0.696W/m·K,与纯相变材料相比提高了150.4%。利用一步碱处理法,达到对氧化石墨烯还原和对硅藻土扩孔的目的,该方法可使还原氧化石墨烯均匀分布在硅藻土表面,得到一种高导热支撑材料,与相变材料复合制备高导热定性相变材料。复合相变材料中相变材料的含量达到60wt.%,最高导热系数可达0.569W/m·K,与纯相变材料相比提高了292.4%。且经过200次加热-冷却循环,高导热定性相变材料的储热性能仅有微小的变化。利用还原强度不同的两种还原剂,还原氧化石墨烯制备两种石墨烯气凝胶,石墨烯气凝胶既可作为支撑材料避免相变材料融化过程泄露,又可增加相变材料的导热性能。制备的石墨烯气凝胶中相变材料的含量最高达95wt.%。当石墨烯气凝胶在定型相变材料中含量为10wt.%时,复合相变材料导热系数最高达1.092W/m·K,与纯相变材料相比提高了394.1%。复合相变材料经过200次加热-冷却循环潜热降低量在5%左右,具有优异的热循环性能。利用密度泛函理论计算方法,从分子尺度上研究并阐明不同相变材料与石墨烯的结合情况,含不同官能团的石墨烯与相变材料的结合情况,以及接枝不同碳链长度的氧化石墨烯与相变材料的结合情况。证实了相变材料中脂肪酸与石墨烯基材料结合最好,乙二胺还原的石墨烯气凝胶与相变材料的界面相互作用强于维生素C还原的石墨烯气凝胶。对氧化石墨烯进行接枝后,接枝氧化石墨烯与相变材料的相互作用减弱。然而当接枝碳链长度与脂肪酸相同时,脂肪酸与接枝石墨烯的吸附能最高,相互作用最强,此结果为进一步改善石墨烯气凝胶复合相变材料的导热性能提供了方向。根据模拟结果,以月桂酸为相变材料,并将月桂酸接枝在氧化石墨烯表面,对接枝后的氧化石墨烯进行还原,制备接枝石墨烯气凝胶。制备的接枝石墨烯气凝胶复合相变材料中月桂酸的含量达95wt.%,导热系数可达1.207W/m·K,与普通石墨烯气凝胶复合相变材料相比提高了32.6%,纯相变材料相比提高了352.1%。