用于提升热管理的分级网络封装的柔性导热相变材料

薛森，张国瑞，张永正, 吴凯, 傅强*

相变材料 (PCM) 以其出色的储热能力和一致的相变温度在电子设备节能热管理方面显示出巨大的潜力。然而，传统的有机 PCM 面临着包括易泄漏、本征刚性以及垂直和平行方向上热导率的不同步性等问题。为了应对这些挑战，我们通过将柔性烯烃嵌段共聚物 (OBC) 与跨纳米和微米尺度的石墨烯纳米片(GNP)的分层双网络相结合，开发出了一种形状稳定、柔韧且高导热性的复合PCM。在相分离OBC 基质中巧妙性地加入石蜡(PA)可确保灵活性和形状稳定性，而GNPs的双连续热网络提供了双重封装，并显著增强了面外（κ_⊥，5.42 W / mK）和面内（κ_∥，6.46 W / mK）热导率。无论是面对集中式点热源还是分布式的平面热源，都能实现有效的热量传输管理。当应用于锂离子电池热管理时，由于出色的导强化和与安全电池操作相一致的相变温度（∼47℃），在3C快速充电过程中，相比于裸露的电池组该复合PCM成功地将电池工作温度降低了21°C，使其与电池的安全运行温度保持一致，显著降低了热失控的风险。这项研究为利用柔性PCM开发更高效、更安全的电子设备热管理方案提供了一定的思路与启示。

图1. 柔性HBPCMs制备示意图，典型结构及应用示意。

图2. 所制备PCM的热导率及在应对不同热源上传热表现

图3. 所制备PCM的热物理性质、柔性及形状稳定性

图4. 在锂电池热管理上的应用展示。

相关成果以标题为“Flexible and highly thermally conductive phase change materials with hierarchical dual network for thermal management”发表在Chemical Engineering Journal。四川大学高分子学院的博士研究生薛森为本论文第一作者，四川大学高分子学院的傅强教授为通讯作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154562