一种具有装饰和储能功能的Fe2O3/水泥复合材料

本发明属于水泥基复合材料新用途开发领域，具体涉及一种具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料。

背景技术：

1、水泥是一种人造复合材料，资源丰富、价格低廉和制造简单，自发明以来被广泛应用于土木工程等建筑。然而，水泥多用于建筑材料，缺乏在日用品，以及风、太阳和潮汐等绿色能量的收集研究。因此，构建一种具有装饰和储能功能的多功能胶凝材料在开发水泥新用途，节能、环保等方面具有非常重要的意义。

2、近年来，随着人们生活水平的提高，人们对装饰性物品的需求量逐渐增加，尤其是对手机背板和表盘及各种日用品的需求。现阶段的装饰品主要是价格昂贵的珍珠、玛瑙、黄金等材料，以及制备工艺复杂、价格较贵的彩色陶瓷或玻璃材料。在储能方面多采用锂电池、铅电池和铅蓄电池等，其制作成本高、抗机械损伤低，在恶劣环境中收集风、潮汐、太阳能时及易损坏，既增加了太阳、潮汐等能量收集成本，还存在污染环境等威胁。

技术实现思路

1、本发明针对上述不足，提供了一种具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料，该材料有两大用途：一是制备手机背板、表壳、项链等日用装饰品；二是用于制备超级电容器，用于采集风能、太阳能等绿色能量。

2、本发明技术方案如下：

3、一种具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料，是在水泥基体中通过过渡金属氧化物(fe2o3)作为调控颗粒，实现水泥材料的显色和能量储存等功能。

4、fe2o3/水泥复合材料利用过渡金属和离子缺陷，通过离子跃迁反射600-800nm波长可见光，并吸收多余可见光，最终获得橙红色水泥复合材料，结合其优异的力学特性(28d抗压强度＞30mpa)，该材料能够满足手机背板、表壳、项链等装饰品的力学和光学特性。fe2o3被包覆在水泥基体中并构成导电网络，促进了离子的迁移，随着fe2o3含量的增加复合材料的储能密度、放电时间逐渐增加，由该材料制备的水泥基超级电容器能够接受不同电压值的电流充电，并且在一定时间内点亮灯泡等电器，在收集潮汐、太阳、风能等绿色能源方面具有广泛的应用前景。

5、本发明的有益效果为：

6、本发明公开了一种具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料，利用fe2o3的疏水性，少量会参与水化反应，大量fe2o3颗粒分布于水泥基体中，既能改变光线的反射和吸收，使其显色，用于制备彩色手机背板、表壳和项链等日用装饰品，为装饰品的选材提供了新途径；还能构成导电网络，促进离子的迁移，提高储能效率，为收集太阳能、风能和潮汐能提供了新技术。

技术特征：

1.一种具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料，其特征在于：该材料颜色鲜艳，适用于制备手机背板、表壳和项链等装饰品；并且具有一定的储能特性，适用于水泥基超级电容器的制备。

2.根据权利要求1所述具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料，其特征在于：以水泥为基体，fe2o3为填充颗粒，历经行星式球磨机混料、烘箱烘干、300目过筛获得混合粉体，然后利用碱性溶液造粒，得到fe2o3/水泥复合材料；碱性溶液为koh、kcl、naoh或nacl。

3.根据权利要求2所述具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料，其特征在于：利用预压成型技术获得水泥圆片，并在20±5℃温度下将其浸泡于饱和碱性溶液中水化养护。

4.根据权利要求2所述具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料，其特征在于：fe2o3在水泥中的掺杂质量为0-20％。

5.根据权利要求4所述具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料，其特征在于：碱性溶液的加入量为每克料3滴。

6.一种具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料的制备方法，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中水泥和fe2o3按照质量比4：1置于烧杯中，加入的碱性溶液使得混合料与水的质量比为2：1。

8.根据权利要求6所述具有装饰和储能功能的fe2o3/水泥复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中碱性溶液养护的温度为20±5℃，养护28d。

技术总结
本发明公开了一种具有装饰和储能功能的Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;/水泥复合材料，该复合材料不仅可以用于制备手机背板、表壳、项链等日用装饰品，还能用于超级电容器的储能。Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;/水泥复合材料利用过渡金属和离子缺陷，通过离子跃迁反射600‑800nm波长可见光，并吸收多余可见光，最终获得橙红色水泥复合材料，结合其优异的力学特性(28d抗压强度＞30MPa)，该材料能够满足手机背板、表壳、项链等装饰品的力学和光学特性。与此同时，Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;被包覆在水泥基体中并构成导电网络，促进了离子的迁移，随着Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;含量的增加复合材料的储能密度、放电时间逐渐增加，由该材料制备的水泥基超级电容器能够接受不同电压值的电流充电，并且在一定时间内点亮灯泡等电器，在收集潮汐、太阳、风能等绿色能源方面具有广泛的应用前景。

技术研发人员：黄世峰,郭瑞,赵耀庭,李文龙,余致尧,林秀娟,杨长红,王守德
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16