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A novel form stable phase change material with comb-like cross-linked polyurethane as supporting skeleton
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2023-03-31 , DOI: 10.1038/s41598-022-21640-3
Yunyun Yang 1, 2 , Shenghua Xiong 1, 2 , Ju Fu 1, 2 , Yuanhua He 1, 2 , Yi Wu 1, 2 , Yi Xu 1, 2
Affiliation  

To improve the homogeneity of phase-change materials (PCMs) composites for thermal energy storage, the poly(ethylene glycol monomethyl ether)-based trimethylolpropane (Ymer-N120) with long side ethyoxyl chains is employed to form comb-like polyurethane which functioned as supporting materials for PCMs. And the results of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, accelerated thermal cycling testing, thermogravimetric analysis and field emission scanning electron microscopy (FESEM) suggested a crosslinked polyurethane embedded with micron grade myristic acid (MA) crystals was prepared during the thermal curing process. The obtained comb-like polyurethane (YP) can provide 3D structure supporting materials for melting MA. And the long side ethyoxyl chain of Ymer-N120 promote the melting MA form micron-sized crystals. The results of thermal reliability testing confirmed the advantages of same methylene groups in side chains and suggested the maximal hold capability of YP crosslinks is about 50 wt% of composites. With the 50 wt% addition of MA, YPM50 can supply high latent heat (over 90 J/g of YPM50) with fine thermal stability (due to its initial decomposing temperature reaches 190 °C) without leakage (after 500 times of accelerated thermal cycling testing). All results indicated this structure supplies an effective solution for the leakage of PCMs, which show a promising application in TES.



中文翻译:

一种以梳状交联聚氨酯为支撑骨架的新型稳相相变材料

为了提高用于热能存储的相变材料 (PCM) 复合材料的均匀性,采用具有长侧乙氧基链的聚(乙二醇单甲醚)基三羟甲基丙烷(Ymer-N120)形成梳状聚氨酯,用作PCM 的支持材料。傅立叶变换红外光谱 (FTIR)、X 射线衍射、差示扫描量热法、加速热循环测试、热重分析和场发射扫描电子显微镜 (FESEM) 的结果表明交联聚氨酯嵌入了微米级肉豆蔻酸 (MA)在热固化过程中制备晶体。所得梳状聚氨酯(YP)可为熔融MA提供3D结构支撑材料。而Ymer-N120的长乙氧基侧链促进熔融MA形成微米级晶体。热可靠性测试的结果证实了侧链中相同亚甲基的优势,并表明 YP 交联的最大保持能力约为复合材料的 50 wt%。添加 50 wt% MA 后,YPM50 可提供高潜热(超过 90 J/g 的 YPM50),热稳定性好(由于其初始分解温度达到 190 °C)且无泄漏(经过 500 次加速热循环后)测试)。所有结果表明,该结构为 PCM 泄漏提供了有效的解决方案,在 TES 中具有广阔的应用前景。热可靠性测试的结果证实了侧链中相同亚甲基的优势,并表明 YP 交联的最大保持能力约为复合材料的 50 wt%。添加 50 wt% MA 后,YPM50 可提供高潜热(超过 90 J/g 的 YPM50),热稳定性好(由于其初始分解温度达到 190 °C)且无泄漏(经过 500 次加速热循环后)测试)。所有结果表明,该结构为 PCM 泄漏提供了有效的解决方案,在 TES 中具有广阔的应用前景。热可靠性测试的结果证实了侧链中相同亚甲基的优势,并表明 YP 交联的最大保持能力约为复合材料的 50 wt%。添加 50 wt% MA 后,YPM50 可提供高潜热(超过 90 J/g 的 YPM50),热稳定性好(由于其初始分解温度达到 190 °C)且无泄漏(经过 500 次加速热循环后)测试)。所有结果表明,该结构为 PCM 泄漏提供了有效的解决方案,在 TES 中具有广阔的应用前景。YPM50 可提供高潜热(超过 90 J/g YPM50),热稳定性好(由于其初始分解温度达到 190 °C)而不泄漏(经过 500 次加速热循环测试)。所有结果表明,该结构为 PCM 泄漏提供了有效的解决方案,在 TES 中具有广阔的应用前景。YPM50 可提供高潜热(超过 90 J/g YPM50),热稳定性好(由于其初始分解温度达到 190 °C)而不泄漏(经过 500 次加速热循环测试)。所有结果表明,该结构为 PCM 泄漏提供了有效的解决方案,在 TES 中具有广阔的应用前景。

更新日期:2023-03-31
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