Fabricação e Propriedades Térmicas de um Composto de Mudança de Fase de Gálio e Espuma Porosa

Um composto para armazenamento de energia térmica é fabricado pela infiltração de gálio metálico líquido (Tm = 30,76 ± 0,3 °C) em uma espuma de níquel porosa de célula aberta (dp ≈ 0,25 mm, porosidade 95%). A preparação da amostra e o refinamento do processo levam a uma redução no vazio do material para uma fração de volume observada de 2,4 ± 0,84%, mantendo-se fabricável com equipamentos de laboratório comuns de bancada. A infiltração abrangente resulta em uma condutividade térmica medida de 39,1 ± 2,9 W/m-K a 75 °C, com a fração de gálio em estado líquido, devido ao efeito de melhoria da rede condutora de níquel. O calor latente gravimétrico de fusão é reduzido em proporção aproximada à fração mássica de níquel e medido em 72,56 ± 0,18 J/g. Juntas, essas propriedades representam um desempenho de classe superior entre os materiais de mudança de fase próximos à temperatura ambiente (Tm < 100 °C) de acordo com a figura de mérito de densidade de potência. Além disso, a retenção na rede de espuma de alta área superficial através de efeitos capilares evita a necessidade de contenção líquida elaborada durante a inserção da aplicação e mitiga o grau de resfriamento excessivo durante a solidificação (observado em amostras de composto de ∼100 mg como ΔTsub: 25–40 °C vs amostras puras ΔTsub: 50–60 °C).