水泥基热电材料及其制备方法与应用技术

本申请涉及一种水泥基热电材料及其制备方法。该水泥基热电材料的制备方法，包括以下步骤：将水泥、稳泡剂、发泡剂及水混合成型，制备水泥基体；将水泥基体浸泡于氯化钠溶液真空饱和，并继续浸泡至水泥基体的孔隙中的溶液的pH值＜13，制备水泥基热电材料。制备水泥基体步骤中加入稳泡剂及发泡剂，使得水泥基体具有较高的孔隙率；通过将水泥基体浸泡于氯化钠溶液中真空饱和并继续浸泡，水泥基体的孔隙中具有较高的离子浓度，且OH

【技术实现步骤摘要】
水泥基热电材料及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及热电材料
，具体涉及一种水泥基热电材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]水泥基材料因其良好的耐久性和机械性能而被广泛应用于基础设施建设。另一方面，随着智能基础设施的快速发展，对智能水泥基材料的需求不断增加，许多研究人员一直试图赋予水泥基材料功能性和智能性。基于在温度感知与能量收集领域的潜在应用前景，水泥基材料的热电效应受到了关注。近年来，研究人员通过在水泥基体中掺入各种功能填料，得到具有电子热电效应的电子热电水泥基复合材料。然而，目前水泥基复合材料的热电效率仍然较低，不足以满足实际工程中大范围应用的需要。
[0003]为了提高水泥基复合材料的热电效应，功能填料的掺量不断提高，这显著提高了水泥基复合材料的生产成本。此外，高掺量的功能填料会影响水泥颗粒的水化反应，劣化水泥基材料的力学性能与耐久性能。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种工艺简单、制备成本较低、兼具较高Seebeck系数及电导率的水泥基热电材料及其制备方法。
[0005]本申请的一个方面，提供了一种水泥基热电材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将水泥、稳泡剂、发泡剂及水混合成型，制备水泥基体；
[0007]将所述水泥基体浸泡于氯化钠溶液真空饱和，并继续浸泡至水泥基体的孔隙中的溶液的pH值＜13，制备水泥基热电材料。
[0008]在其中一些实施方式中，所述水泥基体的孔隙率为45％～70％。
[0009]在其中一些实施方式中，所述发泡剂包括化学发泡剂及物理发泡剂中的一种或多种。
[0010]在其中一些实施方式中，所述发泡剂包括过氧化氢、铝粉及十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。
[0011]在其中一些实施方式中，所述稳泡剂包括硬脂酸钙、甲基纤维素醚及硅树脂聚醚乳液中的一种或多种。
[0012]在其中一些实施方式中，所述稳泡剂为硬脂酸钙，所述发泡剂为质量含量30％的双氧水；所述水泥、所述稳泡剂、所述发泡剂及所述水的质量比为100：(0.2～0.4)：(4～8)：(40～60)。
[0013]在其中一些实施方式中，所述氯化钠溶液的浓度为0.5mmol/L～0.8mmol/L。
[0014]在其中一些实施方式中，所述继续浸泡的时间≥7天。
[0015]本申请的另一方面，还提供了上述的水泥基热电材料的制备方法制得的水泥基热电材料。
[0016]在其中一些实施方式中，所述水泥基热电材料的Seebeck系数为1.0mV/K～1.5mV/K。
[0017]在其中一些实施方式中，所述水泥基热电材料的电导率为0.3S/m～0.5S/m。
[0018]在其中一些实施方式中，所述水泥基热电材料的孔隙中溶液的pH值＜13。
[0019]本申请的另一方面，还提供了上述的水泥基热电材料在制备智能设施中的应用。
[0020]上述水泥基热电材料的制备方法中，制备水泥基体步骤中加入稳泡剂及发泡剂，使得水泥基体具有较高的孔隙率；通过将水泥基体浸泡于氯化钠溶液中真空饱和并继续浸泡至少7天，水泥基体的孔隙中具有较高的离子浓度，且OH
‑
离子浓度较低，制备得到的水泥基热电材料具有金属阳离子主导的热电效应，兼具较高的Seebeck系数及电导率。相比传统水泥基热电材料的制备方法，上述水泥基热电材料的制备方法无需掺杂功能填料，工艺简单、制备成本较低，有利于大规模生产。
具体实施方式
[0021]为了便于理解本申请，下面将对本申请进行更全面的描述。本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
[0022]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0023]本申请中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
[0024]本申请中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
[0025]本申请中涉及的百分比含量，如无特别说明，对于固液混合和固相
‑
固相混合均指质量百分比，对于液相
‑
液相混合指体积百分比。
[0026]本申请中涉及的百分比浓度，如无特别说明，均指终浓度。所述终浓度，指添加成分在添加该成分后的体系中的占比。
[0027]本申请中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
[0028]本申请一实施方式提供了一种水泥基热电材料的制备方法，包括以下步骤S110～S120。
[0029]步骤S110：将水泥、稳泡剂、发泡剂及水混合成型，制备水泥基体。在制备水泥基体步骤中加入稳泡剂及发泡剂，发泡剂能够使水泥浆料内部产生气泡，从而提升水泥基体孔
隙率；而稳泡剂能够稳定发泡剂产生的气泡，防止气泡从水泥浆料中溢出；在发泡剂及稳泡剂的共同作用下使得水泥基体具有较高的孔隙率。
[0030]在其中一些实施例中，水泥基体的孔隙率为45％～70％。控制水泥基体的孔隙率在上述范围内，水泥基体中孔隙较丰富，提升了孔隙中的溶液离子在水泥基体内部扩散的能力，有利于增强水泥基热电材料的例子电导率及离子热电效应。可选的，水泥基体的孔隙率为45％、48％、50％、52％、54％、55％、56％、60％、64％、65％、68％或者70％。
[0031]在其中一些实施例中，水泥采用硅酸盐水泥。进一步地，水泥的强度等级为42.5或者52.5。
[0032]或者其中一些实施例中，发泡剂包括化学发泡剂及物理发泡剂中的一种或多种。进一步地，化学发泡剂包括过氧化氢及铝粉中的至少一种。物理发泡剂可选为十二烷基苯磺酸钠。
[0033]在其中一些实施例中，发泡剂包括过氧化氢、铝粉及十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。进一步地，发泡剂采用过氧化氢。过氧化氢有利于在水泥基体内形成连通孔隙，有利于增强水泥基材料的热电效应。
[0034]在其中一些实施例中，稳泡剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥基热电材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将水泥、稳泡剂、发泡剂及水混合成型，制备水泥基体；将所述水泥基体浸泡于氯化钠溶液真空饱和，并继续浸泡至水泥基体的孔隙中的溶液的pH值＜13，制备水泥基热电材料。2.根据权利要求1所述的水泥基热电材料的制备方法，其特征在于，所述水泥基体的孔隙率为45％～70％。3.根据权利要求1所述的水泥基热电材料的制备方法，其特征在于，所述发泡剂包括化学发泡剂及物理发泡剂中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的水泥基热电材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足(1)～(2)中至少一个条件：(1)所述发泡剂包括过氧化氢、铝粉及十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；(2)所述稳泡剂包括硬脂酸钙、甲基纤维素醚及硅树脂聚醚乳液中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的水泥基热电材料的制备方法，其特征在于，所述稳泡剂为硬脂酸钙，所述发泡剂为质量含量30％的...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏亚，崔一纬，郭为强，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：