用于可穿戴热疗法的电/光多能触发扩张石墨/聚乙烯糖合物相变材料

科学领域:

• 材料科学
• 能量储存
• 生物医学工程

背景情况:

• 变相材料 (PCM) 对于热能储存至关重要,但通常会有泄漏和低导热性.
• 开发具有增强热性能和有效光电热转换的PCM对于热疗法等先进应用至关重要.
• 复合PCM通过结合功能填充剂来克服纯PCM的局限性.

研究的目的:

• 通过结合扩张石墨 (ExG) 和聚乙烯糖醇 (PEG) 来制造和表征新型复合相变材料 (CPCM).
• 评估CPCM的热能储能能力,防泄漏能力,热导率和光电热转换效率.
• 评估开发的CPCM在热疗中的潜在应用,特别是作为热眼贴片.

主要方法:

• 制造具有不同PEG含量的CPCM (60-90%) 与扩张石墨相结合.
• 包括结晶分数,潜热,导热率和循环耐久性在内的热性质的表征.
• 在模拟太阳辐射和电刺激下评估光热/电热转换效率.
• 测试基于CPCM的热眼贴片用于热疗法的性能.

主要成果:

• 含有高达90%PEG的CPCM显示出良好的防泄漏能力和高结晶率 (94.4-98.7%).
• 使用90%PEG的CPCM (CPCM90) 具有151.1 Jg-1的高热储能能力和显著增强的热导率 (纯PEG的11.6-27.9倍).
• CPCM90显示了有效的电热/光热转换,用1.5V在390秒内达到70°C,并达到84.0%的光热转换效率.
• 热眼贴保持了治疗温度 (40.0~42.5°C) 37分钟,证明了其实际可行性.

结论:

• ExG-PEG CPCM具有卓越的热能存储和增强的导热性,克服了纯PEG的局限性.
• 这些材料具有高效的光热/电热转换能力,可快速控制加热.
• 开发的基于CPCM的热眼贴片显示出有效的热疗法应用的巨大潜力,特别是在眼睛放松和治疗方面.