電気/フォトマルチエネルギー誘発拡張グラフィット/ポリエチレングリコール複合相変化材料

科学分野:

• 材料科学
• エネルギー貯蔵
• 生物医学工学

背景:

• 段階変化材料 (PCM) は熱エネルギー貯蔵に不可欠ですが,しばしば漏れや低熱伝導性があります.
• 熱療法のような高度な応用には,熱特性と効果的な光/電気熱変換を持つPCMの開発が不可欠です.
• 複合PCMは,機能的な充填剤を組み込むことで,純粋なPCMの限界を克服する経路を提供します.

研究 の 目的:

• 拡張グラファイト (ExG) とポリエチレングリコール (PEG) を組み合わせて新しい複合相変化材料 (CPCM) を製造し,特徴づけること.
• CPCMの熱エネルギー貯蔵能力,漏れ防止能力,熱伝導性,光/電熱変換効率を評価する.
• 熱療法における開発されたCPCMの潜在的な応用,特に熱眼パッチとして評価する.

主な方法:

• 拡張グラファイトと統合されたPEGの含有量 (60-90%) を有するCPCMの製造.
• 結晶分数,潜在熱,熱伝導性,サイクル耐久性を含む熱特性.
• 太陽光と電気刺激をシミュレートした光熱変換効率の評価
• 熱療法用のCPCMベースの熱眼パッチの性能のテスト

主要な成果:

• 90%までのPEG含有量のCPCMは,優れた漏れ防止能力と高結晶分数 (94. 4~98. 7%) を示した.
• 90%のPEG (CPCM90) を含んだCPCMは,151.1 Jg−1の高い熱エネルギー貯蔵能力と著しく高い熱伝導性 (純粋なPEGの11.6−27.9倍) を示した.
• CPCM90は,1. 5Vで390秒で70 °Cに達し,84. 0%の光熱変換効率を達成した.
• 熱眼パッチは37分間治療温度 (40.0~42.5°C) を維持し,実用性を証明した.

結論:

• ExG-PEG CPCMは優れた熱エネルギー貯蔵と熱伝導性を有しており,純粋なPEGの限界を克服しています.
• これらの材料は,効率的な光熱/電熱変換能力を発揮し,迅速かつ制御された加熱を可能にします.
• 開発されたCPCMベースの熱眼パッチは,特に眼のリラックスと治療のために,効果的な熱療法の応用の可能性を示しています.