本发明属于纳米科学，涉及一种复合相变纤维的制备方法，具体涉及一种基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维及其制备方法。
背景技术：
1、随着全球能源紧缺和环保意识的增强，如何减少能耗和提高能源利用效率及采用环保材料和技术也显得日益迫切。相变材料在相转变过程中的相变潜热实现对能量的储存，可解决能源供给在时间和空间上的失衡矛盾，是低碳环保的重要手段，也是近年来能源科学和材料科学十分活跃的前沿研究方向。
2、相变材料因存在热导率低、液态泄露、力学性能差、相变延迟、热稳定性差以及相变膨胀等问题，需要通过复合以克服单一相变材料的缺陷，充分发挥各组分的优势。纳米碳材料因具有低密度、高导电、高导热、高力学及微孔限域等特性，被认为是理想的复合增强相。目前纳米碳材料主要通过两种方式与相变材料进行复合，一是纳米碳粉体与相变材料进行混合，如将pcm渗透到碳纳米管(cnts)、膨胀石墨(eg)和超薄石墨片等单孔支撑材料中(energy environ.sci.，2020，13，4498；chemical engineering journal，2019,356,641-66)，该方法可以有效提高相变材料的热性能和稳定性，但缺点是纳米单元易团聚、取向差、含量低。二是纳米碳材料组装体与相变材料进行复合，如将pcm填充至石墨烯气凝胶纤维或者碳纳米管纤维等来制备复合相变纤维(advanced materials，2018，30，1801754；cn108587571b；cn113403834a；cn115852701a)，该方法可以进一步实现复合相变材料的力、电、热及稳定性的进一步提升，但得到的相变材料因导热率偏高达到几十w/mk，吸热效率提高的同时放热效率也同时加快，限制了热量的利用效率。因此，需要设计研究新的可同时实现高吸热速率、低放热速率的复合结构。研究表明，通过增加微观界面热阻或者增加材料的孔隙率，可以降低材料的热导率(journal ofapplied physics，2018，123，085103；carbon,2012,50，15，5429-5440)。
3、综上，目前现有技术主要存在以下缺点：
4、1)碳纳米管纤维导热率偏高，导致碳纳米管纤维与相变材料制备的复合材料热能扩散快，难以实现储热应用，热能利用率低；
5、2)相变复合材料的储热能力受负载量的影响，现有技术相变材料的负载量仍有提升空间。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
3、本发明实施例提供了一种基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维，其包括一维的碳纳米管纤维、二维的氧化石墨烯片层和相变材料，其中，所述氧化石墨烯片层穿插设置于碳纳米管纤维的管束之间，构成具有一维二维互穿特性的三维互穿网络结构，并且，相变材料分布于碳纳米管纤维的管束间的空隙中。
4、本发明实施例还提供了一种基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维的制备方法，其包括：
5、以一维的碳纳米管纤维作为阴极，以包含二维的氧化石墨烯片层、相变材料和电解质的混合液作为电解液；
6、使所述阴极、阳极、电解液共同构建电化学反应体系，并通电，使所述碳纳米管纤维在电解所产生的气体的作用下在径向和/或长度方向上产生均匀膨胀，使氧化石墨烯片层穿插于膨胀的碳纳米管纤维的管束之间，相变材料分布于碳纳米管纤维的管束间的空隙中，构成三维互穿网络结构，获得基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维。
7、本发明实施例还提供了由前述制备方法制得的基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维。
8、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
9、本发明提供的制备方法利用电解析氢膨胀构建了碳纳米管/氧化石墨烯三维多级网络结构，并原位浸渍相变材料制备了复合相变纤维，二维氧化石墨烯片层的加入增加了网络结构内部的界面接触，导致界面热阻增加，有效降低了导热速率。二维氧化石墨烯片层的加入还进一步增加了网络的比表面积和容积效率，提高了相变材料的负载率，使其相变特性得到充分发挥，实现了高焓值、高吸热和低放热特性的复合相变纤维的制备。
1.一种基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维，其特征在于，包括一维的碳纳米管纤维、二维的氧化石墨烯片层和相变材料，其中，所述氧化石墨烯片层穿插设置于碳纳米管纤维的管束之间，构成具有一维二维互穿特性的三维互穿网络结构，并且，相变材料分布于碳纳米管纤维的管束间的空隙中。
2.根据权利要求1所述的基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维，其特征在于：所述单层氧化石墨烯片层的平均尺寸为0.5～10.5μm；和/或，所述相变材料包括聚乙二醇，优选的，所述聚乙二醇的数均分子量为600～6000。
3.根据权利要求1所述的基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维，其特征在于：所述基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维中氧化石墨烯片层的含量为0.02wt％～0.11wt％。
4.根据权利要求1所述的基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维，其特征在于：所述基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维的焓值为140.6j/g～154.4j/g，热导率为19.6w·m-1·k-1～27.4w·m-1·k-1。
5.一种基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述单层氧化石墨烯片层的尺寸为0.5μm～10.5μm；和/或，所述相变材料包括聚乙二醇，优选的，所述聚乙二醇的数均分子量为600～6000。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述电解液中氧化石墨烯片层的浓度为0.02wt％～0.11wt％，相变材料的含量为19wt％～20wt％。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述电解质包括硫酸。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述电解所产生的气体为氢气。
10.由权利要求5-9中任一项所述制备方法制得的基于碳纳米管/石墨烯三维互穿网络结构的复合相变纤维。
