基于静电纺丝技术的光热储存与释放织物及其制备方法

本发明属于光热材料和纺织品制备，涉及一种静电纺丝织物，尤其是涉及基于静电纺丝技术的光热储存与释放织物及其制备方法。

背景技术：

1、太阳能作为一种无污染可再生的新型能源已成为世界各国重点研究对象。目前太阳能利用的方式除了传统的光电转换储存成电能外，还能够以热能的形式直接利用。目前太阳光热能的利用方式主要是光集热和光热转换，然而这些技术目前存在的问题主要体现在：太阳辐射到达地球表面的热能存在着能量密度低、热耗散损失大、非连续和放热不可控等，这极大的限制了太阳能的直接利用。因此，需要开发有效的太阳光热存储材料，以解决太阳能的低品质、时空不匹配问题，满足生产生活连续和稳定供能的需求。

2、为解决这些问题，开发了基于偶氮苯分子光热转换与储存技术，其特点是利用偶氮苯分子的光致可逆构型转变特性，实现太阳光能-化学能-热能的转化。其运行机制分为“储热”和“放热”两部分：在储热阶段，将吸收的光能以化学能的形式储存在分子中；在放热阶段，通过光触发刺激将储存的化学能以热能的形式释放。该种太阳能利用方式具有稳定存储、可控放热、安全清洁、易于运输等独特的优势。然而目前分子级偶氮苯光热储能技术存在由于分子刚性大而难应用和无法通过光触发可控放热的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于静电纺丝技术的光热储存与释放织物制备方法，通过静电纺丝技术将偶氮苯小分子均匀的附着在聚合物织物上，赋予偶氮苯光热材料良好的成膜性、可加工性以及热释放光学可控性，从而克服上述现有技术存在的难以应用和热释放不可控等问题。该种制备方法对促进基于偶氮苯分子的光热储能技术向实际应用方向发展具有重要意义。

2、本发明的技术方案包括以下步骤：

3、基于静电纺丝技术的光热储存与释放织物制备方法，包括：

4、将聚合物和光热分子按比例混合，溶解在溶剂中并充分搅拌，得到均匀稳定的静电纺丝前驱体溶液；

5、将制得的静电纺丝前驱体溶液注入静电纺丝机中进行静电纺丝，溶液经喷丝头有规律的喷涂在静电纺丝接收器上，得到织物薄膜材料；

6、将制得的织物薄膜材料用特定波长的光进行辐照，得到具有光热储能和释放功能的织物。

7、上述方案中，所述静电纺丝前驱体溶液中聚合物为聚丙烯腈(pan)，光热分子为1,1’,5,5’-4-氟-3-羟基偶氮苯(4f-azo)，所用溶剂为n,n-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜，pan与4f-azo的质量比为1:0.2～2，搅拌时间为8h，搅拌温度为室温(通常为20～30℃)。4f-azo的结构式为：

8、

9、上述方案中，所述静电纺丝前驱体溶液中pan质量浓度为10％，在进行静电纺丝的步骤中：调节喷丝头电压为15～20kv，喷丝头与静电纺丝接收器之间的距离为5～15cm，推进速度为1ml/h。

10、上述方案中，在进行静电纺丝的过程中，光线环境为黑暗环境(光功率密度<1mw/cm2)，环境温度为20～30℃，环境湿度为60％。

11、上述方案中，所述光进行辐照的具体波长为：储热波长为520nm，放热波长为420nm。

12、本发明的有益效果：本发明针对偶氮苯的光热材料难以实际应用的问题，通过静电纺丝技术将聚合物/偶氮苯混合溶液喷涂于静电纺丝接收器上，经过高压电场作用使得偶氮苯均匀地附着在聚合物织物上，在偶氮苯光热储能性能不衰减的前提下，大幅提高了偶氮苯光热储能材料的成膜性能、可加工性能和热释放光学可控性，可应用于单人热管理织物领域。

技术特征：

1.基于静电纺丝技术的光热储存与释放织物制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的光热储存与释放织物制备方法，其特征在于，所述静电纺丝前驱体溶液中聚合物为聚丙烯腈(pan)，光热分子为1,1’,5,5’-4-氟-3-羟基偶氮苯4f-azo，所用溶剂为n,n-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。

3.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的光热储存与释放织物制备方法，其特征在于，所述聚合物与光热分子的质量比为1:0.2～2。

4.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的光热储存与释放织物制备方法，其特征在于，在进行静电纺丝的步骤中：调节喷丝头电压为15～20kv，喷丝头与静电纺丝接收器之间的距离为5～15cm，推进速度为1ml/h。

5.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的光热储存与释放织物制备方法，其特征在于，在进行静电纺丝的过程中，光线环境为黑暗环境即光功率密度<1mw/cm2，环境温度为20～30℃，环境湿度为60％。

6.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的光热储存与释放织物制备方法，其特征在于，所述光进行辐照的具体波长为：储热波长为520nm，放热波长为420nm。

7.一种光热储存与释放织物，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的方法制得。

技术总结
本发明公开了基于静电纺丝技术的光热储存与释放织物及其制备方法，包括：将聚合物和光热分子按比例混合，溶解在溶剂中并充分搅拌，得到均匀稳定的静电纺丝前驱体溶液；将制得的静电纺丝前驱体溶液注入静电纺丝机中进行静电纺丝，溶液经喷丝头有规律的喷涂在静电纺丝接收器上铺设的金箔纸上，得到织物薄膜材料；将制得的织物薄膜材料通过特定波长的光辐照，得到具有光热储能和释放性能的织物。与传统光热转换材料相比，本发明的光热织物增加了光热存储的功能，可以在特定波长光照下通过光热分子的结构变化实现光热能的存储与释放，未来在单人热管理织物领域具有较高的应用价值。

技术研发人员：董立奇,刘剀,吴煜栋,刘筱,汤舒鑫
受保护的技术使用者：浙江树人学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15