Flame-retardant and leakage-proof phase change composites based on MXene/polyimide aerogels toward solar thermal energy harvesting

材料科学 阻燃剂 聚酰亚胺 复合材料 气凝胶 可燃性 图层(电子)
作者
Yang Cao,Mengman Weng,M.H.H. Mahmoud,Ashraf Y. Elnaggar,Li Zhang,Islam H. El Azab,Ying Chen,Mina Huang,Jintao Huang,Xinxin Sheng
出处
期刊:Advanced composites and hybrid materials [Springer Science+Business Media]
卷期号:5 (2): 1253-1267 被引量:218
标识
DOI:10.1007/s42114-022-00504-4
摘要

To address the problems of easy leakage and high flammability of phase change materials, a series of innovative leakage-proof phase change composites (PCCs) with excellent solar thermal conversion capability and superior flame retardancy have been successfully developed. Herein, two-dimensional layered MXene nanosheets with excellent solar-thermal conversion effect were first synthesized by etching MAX phase with lithium fluoride and hydrochloric acid solutions. MXene/polyimide (PI) aerogel was then prepared by freeze-drying and thermal imidization after MXene dispersions mixed with poly (amic acid). The MXene/PI aerogels were subsequently impregnated into polyethylene glycol (PEG) by vacuum impregnation to obtain new shape-stable MXene/PI@PEG phase change composites (MPPCCs). Among them, MPPCC-4 exhibits a very high PEG loading capacity (98.1%) and high enthalpy (167.9 J/g), and a relative enthalpy efficiency of 99.8%. When compared to PEG, MPPCC-4 has outstanding flame retardant properties, including a 26.2% lower peak heat release rate and an 11.6% lower total heat release rate. In conclusion, MPPCCs show considerable potential for application in solar energy utilization systems.Graphical abstractMXene/polyimide hybrid aerogel supported phase change composites show excellent solar thermal energy harvesting and flame-retardant property.
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