随着能源危机与环境污染等问题日益加剧,对新能源的开发利用与储存愈发受到关注。相变储能是热能储存中的一种有效方式,具有储能密度高,工作温度稳定等优点,但所使用的相变材料导热性能差,且在固液相变过程中存在泄漏等问题,制约了其在能源储存领域的推广和应用。针对以上问题,本文借助实验和分子动力学模拟对纳米碳材料/石蜡定型复合定型相变材料进行研究,对其相变特性与微观导热性能进行探讨。主要研究内容和结论如下:1、采用分子动力学研究了纯石蜡在固态、液态和晶体三种状态的传热特性,探讨了温度对晶体石蜡界面传热的影响。研究结果表明:石蜡分子的排列有序度是影响热导率的关键因素;晶体石蜡的高度有序排列,导致了块体之间存在界面热导,而由于范德华力的作用,随着温度的变化界面之间存在热波动性,从而导致了热流在单分子水平上存在热耦合与热解耦特征,且界面热耦合有利于界面传热。2、通过实验和分子动力学模拟研究了石墨烯/石蜡定型相变材料的相变特性和导热性能。采用实验制备和表征了石墨烯纳米片/石蜡复合定型相变材料,对比分析了溶液混合法、真空吸附法和真空混合法三种方法制备的复合定型相变材料的热性能,并探讨了不同石墨烯纳米片含量的复合相变材料的光热转换性能。研究结果表明:三种方法中,溶液混合法制备的样品其石蜡的吸附量最大,达到84.67%,相变潜热值最高、热循环稳定性最好、热导率相比纯石蜡提高了11.64倍;石墨烯纳米片的加入明显提升了石蜡的光热转换性能,光热转换效率最高提高了2.4倍。采用分子动力学模拟了石墨烯片对石蜡的吸附过程,探讨了由石墨烯片组成的不同密度的多孔石墨烯结构对石蜡的吸附行为、相变和导热特性。研究结果表明:不同复合结构中的石蜡质量分数随多孔石墨烯密度的增加而降低。由于石墨烯与石蜡之间的相互作用,石墨烯片周围存在致密相,对石蜡的潜热和拉伸、弯曲行为有负面影响,但对扩散行为影响不大。密度越大,复合相变材料储热效率越低,与理论值的偏差也越来越低。但致密相的存在会使得该区域的石蜡分子有序度提高,且石墨烯构成了导热网络,进而使得热导率增加。综合考虑,多孔石墨烯结构的最佳密度为0.5 g/cm~3,复合材料潜热为84.17 J/g,导热系数为0.51 W/（m·K）。3、采用分子动力学研究了石蜡自发填充碳纳米管形成的纳米胶囊的传热特性,探讨了不同管径对传热的影响。研究结果表明:界面热导与轴向热导率随管径的变化与石蜡质量分数有关,与管径无关;石蜡质量分数越高,界面热导与轴向热导率越小。另外可以通过加压来提高填充度,填充度的增加导致相变潜热增加的同时会使界面热导与轴向热导率降低。