本发明是一种以炭化木材为支撑材料的三维定型高热导率相变储能木材的制备方法，属于相变储能新材料研究领域。
背景技术：
由于目前化石等不可再生能源的不断减少以及太阳能、风能、潮汐能等新能源存在一定的间歇性，储能材料在能源应用及发展过程中越来越重要。相变储能材料因为具有良好的储热能力而得到广泛的关注。目前常用的相变材料分为无机相变材料和有机相变材料。无机相变材料存在相分离和过冷度等问题，但有机相变材料不但克服无机相变材料所存在的问题，并且有很多优势，例如：良好的热稳定性，较高的潜热，无腐蚀性，无毒性等。但目前的相变材料仍然存在一些问题：（1）在相变过程中会发生液体泄漏问题，会污染周围的环境，影响相变材料的使用；（2）低热导率，使材料具有低的热传递，从而使材料局部温度高，引发火灾等危害。研究人员为了解决这些问题，制备了高热导率定型相变储能材料。一般用来提高热导率的材料：石墨烯，碳纳米管，石墨等，但这些材料一般都为一维或二维的纳米材料，并且成本较高。
技术实现要素：
本发明提出的是一种以炭化木材为原料的三维定型高热导率相变储能木材的制备方法，其目的在于克服相变材料存在的易泄露、导热率低等问题，提供一种制备优异储热性能和高导热率的相变储能木材的方法。制备工艺简单，产物可广泛应用于家具、食物储存、建筑等太阳能集热领域。
本发明的技术解决方案：三维定型高热导率相变储能炭化木材的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备炭化木材：将木块放入高温箱体中，在氮气气氛下加热至800℃-1000℃，保温2h-5h之后，降温到与室温相差不大于10℃，获得炭化木材；
（2）熔融十四醇：将十四醇放置于容器中，升温到50℃，直至十四醇完全熔融；
（3）浸渍：将炭化木材浸渍到熔融的十四醇中，放入40℃-100℃真空烘箱中，保持2h-8h，得到三维定型高热导率相变储能木材。
本发明的有益效果：
1）支撑材料为炭化木材，具有三维多孔结构，来源广泛，成本低廉，强度好，具有良好的吸附能力以及较高的热导率，符合绿色化学的要求；
2）所得三维定型高热导率相变储能木材保留了原木的三维多孔结构，导热率较高，达到0.805wm-1k-1，储热性能优异，相变焓为159.8kj/kg，承装能力较大；
3）操作工艺简单，资金投入少，制备周期短（4h-13h），反应条件温和（25℃~100℃），不需要大型仪器设备，可以实现大规模的工业化生产加工，具有广泛的应用前景。
附图说明
附图1是所得炭化木材的横切面、纵切面扫描电镜（sem）照片。
附图2是三维定型高热导率相变储能木材的横切面、纵切面扫描电镜（sem）照片。
附图3是十四醇、原木、炭化木材、三维定型高热导率相变储能木材的热导率条形图；
附图4是三维定型高热导率相变储能木材的dsc曲线。
具体实施方式
制备三维定型高热导率相变储能炭化木材的方法，包括以下步骤：
（1）制备炭化木材：将木块放入高温箱体中，在氮气气氛下加热至800℃-1000℃，保温2h-5h之后，降温到与室温相差不大于10℃，获得炭化木材；
（2）熔融十四醇：将十四醇放置于容器中，升温到50℃，直至十四醇完全熔融；
（3）浸渍：将炭化木材浸渍到熔融的十四醇中，放入40℃-100℃真空烘箱中，保持2h-8h，得到三维定型高热导率相变储能木材。
所述木块为杉木、松木、杨木、桦木、楸木、红橡、白橡、柞木、水曲柳、榆木中的一种。
三维定型高热导率相变储能木材的表征：采用数码相机进行宏观表征，显示了三维定型高热导率相变储能木材的宏观图像；通过sem对炭化木材进行表征可知，炭化木材保留了木材原有的三维多孔结构；在填充十四醇后，孔道被十四醇填满，孔道消失；通过热常数分析仪室温下测得十四醇、原木、炭化木材、三维定型高热导率相变储能木材的热导率分别为0.312wm-1k-1、0.412wm-1k-1、0.805wm-1k-1、0.669wm-1k-1；采用差示扫描量热仪（dsc）对三维定型高热导率相变储能木材表征结果如下：熔融相变温度为36.92℃，熔融相变焓为165.8kj/kg；液-固相变温度和固-固相变温度分别为36.90℃和32.92℃，二者相变焓为159.8kj/kg，具有很好储热性能。
下面结合附图对本发明技术方案进一步说明
（1）制备炭化木材：将木块放入高温箱体中，在氮气气氛下加热至800℃-1000℃，保温2h-5h之后，降温到10-30℃，获得炭化木材；如附图1所示，制得的炭化木材具有三维多孔结构。
（2）熔融十四醇：将十四醇放置于容器中，升温到50℃，直至十四醇完全熔融；
（3）浸渍：将炭化木材浸渍到熔融的十四醇中，放入40℃-100℃真空烘箱中，保持2h-8h，得到三维定型高热导率相变储能木材。如附图2所示，对比附图1，炭化木材在填充十四醇后，孔道被十四醇填满，孔道消失。
如附图3所示，通过热常数分析仪室温下测得十四醇、原木、炭化木材和制备的三维定型高热导率相变储能木材的热导率分别为0.312wm-1k-1、0.412wm-1k-1、0.805wm-1k-1、0.669wm-1k-1；对比可以得到炭化木材比原木具有更高的热导率，三维定型高热导率相变储能木材比炭化木材和纯十四醇具有更高的热导率。
如附图4所示，三维定型高热导率相变储能木材具有较大的相变焓，熔融相变温度为36.92℃，熔融相变焓为165.8kj/kg；液-固相变温度和固-固相变温度分别为36.90℃和32.92℃，二者相变焓为159.8kj/kg，具有很好储热性能。
实施例1
1、将柞木根据产品设计方案要求的规格切割成小木块，置于管式炉中，在氮气气氛下加热到900℃，保持3h之后，降温到27℃，获得炭化木材。
2、将十四醇放置于容器中，升温到50℃，直至十四醇完全熔融。
3、将炭化木材浸渍到熔融的十四醇中，放入75℃的真空烘箱中保持4h，获得三维定型高热导率相变储能木材。
实施例2
1、将水曲柳根据产品设计方案要求的规格切割成小木块，置于管式炉中，在氮气气氛下加热到1000℃，保持2.5h之后，降温到23℃，获得炭化木材。
2、将十四醇放置于容器中，升温到50℃，直至十四醇完全熔融。
3、将炭化木材浸渍到熔融的十四醇中，放入87℃的真空烘箱中保持3.5h，获得三维定型高热导率相变储能木材。