本文属于类型a，即报告了一项原创性研究的学术论文。以下是对该研究的详细介绍：
1. 主要作者及研究机构
本研究的主要作者包括Yali Liu、Ying Zhang、Ming Li、Yunfeng Wang、Guoliang Li、Qiongfen Yu、Runsheng Tang、Xintian Yang和Xin Li。他们分别来自云南师范大学物理与电子信息学院、云南省高校太阳能加热与冷却技术重点实验室、玉溪师范学院物理与电子工程学院以及西南联合研究生院。该研究发表于《Renewable Energy》期刊，发表日期为2025年。
2. 学术背景
本研究的主要科学领域是相变材料（Phase Change Materials, PCMs）及其在冷能存储中的应用。随着冷链运输的快速发展，冷能存储材料的需求日益增加。然而，传统的相变材料在热导率、泄漏和相分离等方面存在诸多问题，限制了其广泛应用。水基相变材料因其高潜热和可调节的相变温度被认为是一种有前景的冷能存储材料，但其低热导率限制了其应用。膨胀石墨（Expanded Graphite, EG）可以有效提高有机相变材料的热导率，但其疏水性阻碍了水基相变材料热导率的提升。因此，本研究旨在通过表面活性剂改性膨胀石墨，提高其与水基相变材料的相容性，从而开发出具有高热导率和高潜热的新型水基复合相变材料。
3. 研究流程
本研究包括以下几个主要步骤：
3.1 材料制备
- 改性膨胀石墨（SMEG）的制备：通过微波加热法制备膨胀石墨（EG），并使用十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作为改性剂，通过非共价功能化方法制备改性膨胀石墨（SMEG）。具体步骤包括将EG浸入SDBS乙醇溶液中，超声处理后真空干燥。
- 复合相变材料（CPCMs）的制备：将SMEG与GMP相变材料（由甘氨酸、甘露醇、山梨酸钾和去离子水组成）通过熔融共混法制备新型水基复合相变材料（SMEG3/GMP）。
3.2 材料表征
- 比表面积和孔隙结构分析：使用氮气吸附等温线分析EG和SMEG的比表面积和孔隙结构。
- 微观结构观察：使用扫描电子显微镜（SEM）观察EG和SMEG的形貌和微观结构。
- 晶体结构分析：使用X射线衍射（XRD）分析EG和SMEG的晶体结构。
- 红外光谱分析：使用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）检测EG和SMEG的红外光谱。
- 元素含量和化学构型分析：使用X射线光电子能谱（XPS）分析复合材料中的元素含量和化学构型。
- 拉曼光谱分析：使用拉曼光谱研究EG和SMEG的结构变化。
- 接触角测试：使用接触角测试仪评估EG和SMEG的亲水性。
- 热性能测试：使用差示扫描量热仪（DSC）测量SMEG3/GMP CPCMs的潜热和相变温度，使用热重分析（TGA）评估材料的热稳定性，使用热导率仪测量材料的热导率。
3.3 吸附实验和泄漏测试
- 吸附实验：通过静态吸附实验评估EG和SMEG对GMP相变材料的吸附能力。
- 泄漏测试：通过泄漏测试评估不同质量分数的SMEG3对GMP相变材料的封装能力。
4. 主要结果
4.1 材料表征结果
- SEM观察：EG呈现出蠕虫状结构，具有层状多孔形态。随着SDBS浓度的增加，EG的层状碳框架逐渐被均匀的薄层亲水网络包裹。
- XRD分析：SMEG的衍射峰与EG一致，表明SDBS通过物理吸附稳定地吸附在EG表面，未发生化学反应。
- FT-IR分析：SMEG保留了EG的特征吸收峰，SDBS的特征峰较弱，表明SDBS与EG之间通过物理相互作用结合。
- 接触角测试：SMEG3对GMP相变材料的接触角显著降低，表明其亲水性显著提高。
4.2 吸附和泄漏测试结果
- 吸附实验：SMEG3对GMP相变材料的吸附能力最高，达到78.41%，比EG提高了12.93%。
- 泄漏测试：当SMEG3的质量分数超过16%时，CPCMs的泄漏率显著降低，表明SMEG3能够有效封装GMP相变材料。
4.3 热性能测试结果
- DSC测试：SMEG3/GMP CPCMs的熔融温度为-5.70°C，熔融潜热为241.19 J/g，热导率为3.75 W/(m·K)，比GMP相变材料提高了441.7%。
- TGA测试：CPCMs在65°C以下表现出良好的热稳定性，适合用于冷能存储系统。
- 循环稳定性测试：经过100次热循环后，CPCMs的熔融潜热和凝固潜热变化较小，表明其具有良好的循环稳定性。
5. 结论
本研究通过使用SDBS作为亲水改性剂，成功提高了EG与GMP相变材料的相容性，制备出具有高热导率和高潜热的新型水基复合相变材料。该材料在冷能存储领域具有广阔的应用前景，能够有效提高冷能存储系统的效率。
6. 研究亮点
- 重要发现：SMEG3/GMP CPCMs具有优异的潜热和热导率，适合用于冷能存储。
- 方法创新：通过非共价功能化方法制备了亲水性改性膨胀石墨，显著提高了其与水基相变材料的相容性。
- 应用价值：该材料在冷链运输和冷能存储领域具有重要的应用价值，能够有效提高能源利用效率。
7. 其他有价值的内容
本研究还通过对比实验验证了SMEG3/GMP CPCMs的循环稳定性和热稳定性，进一步证明了其在冷能存储系统中的长期应用潜力。