根据上述文档内容，这是一个类型为a的单一原创研究报告。这篇论文讨论了膨胀石墨（Expanded Graphite, EG）颗粒粒径对有机相变材料（Organic Phase Change Materials, PCMs）热导率的影响，并由来自多个机构的作者们联合完成，包括来自英国诺森比亚大学的Elisangela Jesus D’Oliveira、Ulugbek Azimov，爱丁堡龙比亚大学的Sol-Carolina Costa Pereira，以及美国代顿大学的Khalid Lafdi。文章发表在《Journal of Energy Storage》期刊，2024年第92卷，文章编号112090，于2024年5月29日上线。
以下是报告内容：
能源储存是现代能源系统中逐渐受到关注的重要领域之一，尤其是在可再生能源需求和供应不匹配的问题上，热能储存技术提供了解决办法。其中，基于潜热的热能储存（Latent Heat Thermal Energy Storage, LHTES）技术因其能够在窄温度范围内高效储存和释放大量热量，而被视为一项极具前景的技术。相变材料（PCMs）作为LHTES的核心材料，在经历相变过程时能够提供高储热容量，并具有低过冷倾向的特点。
然而，PCMs的热导率较低（通常为0.16–0.20 W/(m⋅K)），限制了其在充放热过程中的传热速率。近年来，科学家们已采取包括添加高导热性碳颗粒（如膨胀石墨）的方式进行改进。膨胀石墨（EG）是一种高导热性（高达约2000 W/m⋅K）的多孔材料，可显著提升PCMs的导热性能。尽管有部分研究探索了EG对PCMs热传导增强的影响，但关于不同EG颗粒尺寸对PCMs热物理性能影响的研究仍相对有限。因此，本研究旨在填补这一研究空白。
本研究调查了两种膨胀石墨颗粒（粒径分别为20与200 μm）对三种商业化有机相变材料（分别为RT62HC、RT64HC和OM65）的热导率和热物理学特性的影响。研究设计结合多种热物理学表征技术，包括差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）、以及热导率测量方法，以揭示颗粒尺寸与PCM复合材料导热性能之间的关联。
样品制备采用两步法进行：首先将约70克PCM在80°C下熔化，然后分别依不同质量百分比（2%、4%、6%）加入EG颗粒。混合过程包括磁力搅拌（30分钟，800 rpm）和声波分散（30分钟），以保证石墨颗粒的均匀分布。
显微结构表征
SEM结果显示，不同粒径的EG具有明显的交替层片结构，其大小与粒径密切相关。在脂肪酸基PCM中（如RT62HC和OM65），EG颗粒填充表现出良好的润湿性，但不同PCMs呈现出显著的结构性差异。石蜡（RT64HC）具有更好的碳孔分布。
潜热与相变温度
DSC分析表明，加入EG会略微降低CPCMs的潜热储存能力（约减少4%至13%），但对相变温度影响有限。RT64HC显示出与其化学成分相关的多个热效应峰，而脂肪酸基PCM则表现为更明显的单一峰值。
热导率增强
热导率测量显示，无论EG颗粒尺寸大小，EG的加入都显著提高了复合PCM的热导率，其中200 μm的EG颗粒对脂肪酸基PCM效果更佳，而20 μm颗粒更适合石蜡基PCM。RT62HC复合材料实现了最高156%的热导率提升。
密度与热导率的关系
尽管高密度样品通常具有较高的体积储热容量，但本研究未发现密度变化与热导率增强之间的显著相关性。
热稳定性
复合PCM在实验初期的几轮循环中表现出相分离现象，提示需要进一步优化材料稳定性，例如添加界面活性剂或采用新的制备工艺。
本研究证明，将膨胀石墨加入PCMs是提升热导率的有效策略，然而，复合材料的热稳定性问题仍需解决。本研究首次系统分析了EG颗粒尺寸对复合材料导热性能的影响，提出了未来改进方向，包括界面优化、长时间稳定性测试及生产工艺革新。
研究成果对家庭供暖和热水系统等中温蓄热应用提供了推广基础，特别在如何优化EG与不同PCM配比方面具有实际指导意义。此外，报告还为后续量化标准化评估这些材料特性提供了参考框架。
通过本研究的深入探讨，研究团队成功为高效热能储存材料的开发铺平了道路，同时为未来跨学科研究提供了丰富的数据支持和方法启示。