MXene的神奇之处：让SiC基储热复合材料更强大！

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基于相变材料（PCM）的潜热热能储存技术在间歇性太阳能和热能的高效稳定利用中发挥着至关重要的作用。然而，导热系数低和机械强度差是传统相变材料的瓶颈，阻碍了其广泛应用。在这里，我们通过将 MXene 掺杂到 SiC 骨架中成功地提高了多孔 SiC 基复合相变材料 (CPCM) 的导热性和机械强度，这优于最先进的陶瓷 CPCM。MXene 掺杂 CPCM 的热导率在 72.9% 的孔隙率下达到 15.21 W/(m·K)，比未掺杂的对应物高 25%。潜在机制在于 MXene 表面的氧化层在高温下熔化，填充 SiC 晶粒之间的空隙并优化热传输路径。

与原始 SiC 骨架相比，MXene 掺杂骨架的抗弯强度和抗压强度分别提高了 20% 和 29%。这是因为从氧化层中去除的 MXene 分散在陶瓷基体中，并通过拉出、裂纹偏转和断裂模式的改变提高了复合材料的机械强度。还展示了卓越的循环稳定性和抗热震性。高导热性、强大的机械强度、出色的稳定性和高太阳能吸收率使制备的复合材料能够实现高性能的双功能热能和太阳能存储。

精彩呈现

● 通过 MXene 掺杂的 CPCM 同时实现高导热性和稳健的机械性能。

● 导热系数达到 15.21 W/(m·K)，掺杂 MXene 后提高了 25%。

● 抗折强度和抗压强度相应提高了20%和29%。

● 表现出良好的循环稳定性和抗热震性。

图文参考

总结

总之，提出了一种策略来开发同时具有增强的机械强度和导热性的 MXene 增强 SiC 陶瓷基 CPCM，这优于最先进的陶瓷 CPCM。与原始骨架相比，制造的 SiC-MXene 骨架的抗弯强度和抗压强度分别提高了 20% 和 29%。负载 PCM 后，CPCM 的导热系数达到 15.21 W/(m·K)，孔隙率为 72.9%，提高了约 25%。机械强度和导热性增强的机制归因于 MXene 表面的氧化层在高温下熔化并填充 SiC 晶粒之间的空隙，从而优化了原有的导热路径。凭借拉出、裂纹偏转和断裂模式的改变，分散在陶瓷基体中的氧化物剥离 MXene 片提高了复合材料的机械强度。此外，所制备的 CPCM 具有出色的循环稳定性，在 1000 次循环后热导率仅下降 4.7%，热响应率变化不明显。还展示了在直接太阳照射下出色的热稳定性、抗热震性和高效的太阳热能储存。这项工作为通过陶瓷基潜热储热复合材料实现高储热性能和良好的机械鲁棒性提供了新途径。