由于MOF金屬有機(jī)框架晶體孔隙率高,其導(dǎo)熱系數(shù)通常較低,阻礙了傳熱和集水效率。共晶鎵銦合金具有較高的熱導(dǎo)率,使其具有與MOFs復(fù)合的吸引力,以滿足熱導(dǎo)率的要求。
在此,首次設(shè)計(jì)了一種可擴(kuò)展的制造工藝,激光沖擊誘導(dǎo)蒸發(fā),在MOF金屬有機(jī)框架上沉積液態(tài)金屬(LM)納米層,從而產(chǎn)生MOF-LM復(fù)合膜。LM納米層作為3D導(dǎo)熱高速公路,均勻覆蓋在MOF晶體上,在不犧牲其高孔隙率的情況下,將導(dǎo)熱系數(shù)提高到原始MOF的5倍以上。
為此,利用納秒激光脈沖照射MOF和LM的混合物,激光能量被LM粒子選擇性吸收。一旦LM粒子被加熱到蒸汽點(diǎn)以上,汽化的LM就會破壞其自然形成的氧化皮。
在脈沖激光輻照過程中,由于約束條件下的反沖效應(yīng)產(chǎn)生激波壓力,使得LM蒸汽均勻地向MOF表面擴(kuò)散。當(dāng)LM蒸汽到達(dá)MOF晶體時(shí),它迅速冷卻,形成一個(gè)均勻的覆蓋層。
激光激波蒸發(fā)引起的局部高壓有利于水蒸氣的冷凝和LM納米層均勻地沉積在MOF晶體表面,形成MOF顆粒之間的導(dǎo)熱高速公路。制備的MOF-LM復(fù)合材料既繼承了LM的高導(dǎo)熱性能,又保持了MOF的高孔隙率。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,與原始MOF金屬有機(jī)框架相比,MOF- lm復(fù)合材料具有更高的集水效率。激光合成MOF@LM復(fù)合材料簡單易行,適合規(guī)模化生產(chǎn)。
激光沖擊蒸發(fā)制備的MOF和LM復(fù)合材料結(jié)合了LM和mof的優(yōu)點(diǎn),為mf基材料在熱管理工程中的應(yīng)用鋪平了道路,并促進(jìn)了其在催化、電池和其他需要高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的器件中的應(yīng)用。
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