磁控溅射法提高定型相变材料的储热和放热速率

首先采用磁控溅射法在静电纺聚氨酯(PU)纤维膜表面沉积纳米银(Ag)导热金属薄膜,并将其作为支撑材料,通过物理吸附法吸附癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸四元低共熔物(CA-LA-MA-PA),制备出新型的CALA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜。EDX测试结果显示Ag纳米颗粒已经被成功地沉积到静电纺PU纤维膜上。SEM图像显示经过磁控溅射后静电纺PU纤维的直径明显增加,CA-LA-MA-PA四元低共熔物被均匀地吸附到PU和PU/Ag纤维膜的孔隙结构中。热分析结果表明CA-LA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜的融化温度和融化焓值分别为17℃和94.81kJ/kg。与CA-LA-MA-PA/PU定型相变复合纤维膜相比较,CALA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了约42%和24%。     

纳米石墨粉改善定形相变复合纤维膜的储热和放热速率EI北大核心CSCD

采用静电纺丝法制备了负载不同含量纳米石墨粉(NG)的聚丙烯腈(PAN)基复合纤维膜作为支撑材料,以癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸(CA-LA-MA)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-LA-MA/PAN/NG定形相变复合纤维膜。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和传热测试装置对定形相变复合纤维膜的化学性能、形貌结构、储热性能、热能储存和释放速率进行深入分析。研究结果表明,CA-LA-MA三元低共熔物成功地被吸附到PAN基复合纤维膜中。制备的定形相变复合纤维膜的相变融化温度约为19℃,相变焓值约为114～131kJ/kg。由于添加了具有高导热系数的NG使定形相变复合纤维膜的热能储存和释放效率明显提高了43%和42%。     

纳米石墨粉改善定形相变复合纤维膜的储热和放热速率

采用静电纺丝法制备了负载不同含量纳米石墨粉(NG)的聚丙烯腈(PAN)基复合纤维膜作为支撑材料,以癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸(CA-LA-MA)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-LA-MA/PAN/NG定形相变复合纤维膜。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和传热测试装置对定形相变复合纤维膜的化学性能、形貌结构、储热性能、热能储存和释放速率进行深入分析。研究结果表明,CA-LA-MA三元低共熔物成功地被吸附到PAN基复合纤维膜中。制备的定形相变复合纤维膜的相变融化温度约为19℃,相变焓值约为114～131kJ/kg。由于添加了具有高导热系数的NG使定形相变复合纤维膜的热能储存和释放效率明显提高了43%和42%。     

CA-LA-MA-PA-SA/PAN/MWNTs-COOH相变复合纤维膜的结构与热性能

以脂肪酸五元低共熔物(CA-LA-MA-PA-SA)为固-液相变材料,以聚丙烯腈/羧基化多壁碳纳米管(PAN/MWNTs-COOH)复合纤维膜为支撑载体,其中PAN/MWNTs-COOH的质量比例为95/5和90/10,通过物理吸附法制备CA-LA-MA-PA-SA/PAN/MWNTs-COOH定形相变复合纤维膜。系统分析了复合纤维膜的形态结构、相变温度和焓值、储放热速率。SEM观察结果表明CA-LAMA-PA-SA五元低共熔物被成功地吸附到静电纺PAN/MWNTs-COOH复合纤维膜的多孔网络结构中。DSC测试结果表明制备的纤维膜的相变融化温度和焓值约为19℃和121～129kJ/kg。传热测试结果表明添加MWNTs-COOH后复合纤维膜的储热和放热效率得到显著提高。     

MES/PET定型相变复合纤维的形貌结构及性能分析

通过制备硬脂酸甲酯/聚对苯二甲酸乙二酯(MES/PET)定型相变复合纤维,研究了MES固-液相变材料和PET支撑材料在定型相变复合纤维中的分布结构。结果表明在静电纺丝过程中MES组分作为分散相被随机地分散在PET纤维基体的连续相中,其在PET纤维中的最大负载量为50wt.%;复合纤维中的MES分子与PET分子之间没有发生化学反应,二者具有良好的相容性;MES/PET定型相变复合纤维的融化和结晶温度分别为39.84℃和27.96℃,融化和结晶焓值达到90.43kJ/kg和88.03kJ/kg;由于PET基体比MES分子具有更好的热稳定性,将PET纤维作为MES固液相变材料的支撑材料,有利于改善定型相变复合纤维的热稳定性;随着MES含量的增加,定型相变复合纤维膜呈现脆性断裂特征,其拉伸断裂强度增加。     

负载纳米银颗粒增强CA-MA/PAN复合相变纤维膜的传热性能

以银纳米颗粒作为传热增强材料制备新型的静电纺聚丙烯腈/纳米银(PAN/Ag-NPs复合纳米纤维支撑膜,以癸酸-肉豆蔻酸(CA-MA)二元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-MA/PAN/Ag-NPs复合定形相变纤维膜。扫描电子显微镜图像观察显示CA-MA被成功地吸附到静电纺PAN/Ag-NPs复合纤维膜的孔隙网络结构中。DSC测试结果表明添加Ag-NPs对复合纤维膜的储热性能没有显著影响,其相变温度约为10～31℃之间,相变焓值约为131～147kJ/kg。此外,添加10wt.%Ag-NPs后CA-MA/PAN复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了约47%和49%。     

纳米碳化硅改善CPS/PAN相变复合纤维膜的传热速率

以不同质量比例的聚丙烯腈/纳米碳化硅(PAN/SiC)复合纤维膜为支撑材料,以癸酸-棕榈酸-硬脂酸(CPS)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CPS/PAN/SiC定形相变复合纤维膜。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和传热测试装置研究不同含量纳米SiC对定形相变复合纤维膜的形貌特征、储热性能、热能储存和释放速率的影响。SEM图像显示负载不同含量纳米SiC对CPS/PAN/SiC定形相变复合纤维膜的形貌结构没有显著影响。DSC测试结果表明随着支撑纤维膜中SiC颗粒含量的增加,定形相变复合纤维膜的相变温度和相变焓值没有明显变化。根据传热测试数据显示随着纳米SiC含量的增加,定形相变复合纤维膜的融化与结晶时间显著缩短了约20%~46%。     

Cu/碳纳米纤维负载脂肪酸定形相变材料的制备与性能EI北大核心CSCD

结合静电纺丝、物理吸附、预氧化炭化和原位还原的技术与原理,制备了3种不同铜纳米粒子含量的Cu/碳纳米纤维膜(Cu/CNFs1~3),从此作为定形相变材料(FSPCM)的支撑基体;根据最低共熔点理论和Schrader方程计算出月桂酸-肉豆蔻酸-硬脂酸(LA-MA-SA)三元脂肪酸的质量比例,用作制备FSPCM的相变物质。通过物理吸附法制备了Cu/CNFs负载LA-MA-SA的FSPCM1~3。探讨了不同铜纳米粒子含量的CNFs对FSPCM形貌与导热性能的影响。结果表明,FSPCM1~3的熔融时间分别缩短了23.0%、51.8%和38.2%,结晶时间分别缩短了47.8%、64.0%和62.6%。制备的FSPCM1~3的熔融相变温度和熔融热焓在32~36℃和88~122 kJ/kg之间,结晶相变温度和结晶热焓分别在24~26℃和89~120.9 kJ/kg之间。     

Cu/碳纳米纤维负载脂肪酸定形相变材料的制备与性能

结合静电纺丝、物理吸附、预氧化炭化和原位还原的技术与原理,制备了3种不同铜纳米粒子含量的Cu/碳纳米纤维膜(Cu/CNFs1~3),从此作为定形相变材料(FSPCM)的支撑基体;根据最低共熔点理论和Schrader方程计算出月桂酸-肉豆蔻酸-硬脂酸(LA-MA-SA)三元脂肪酸的质量比例,用作制备FSPCM的相变物质。通过物理吸附法制备了Cu/CNFs负载LA-MA-SA的FSPCM1~3。探讨了不同铜纳米粒子含量的CNFs对FSPCM形貌与导热性能的影响。结果表明,FSPCM1~3的熔融时间分别缩短了23.0%、51.8%和38.2%,结晶时间分别缩短了47.8%、64.0%和62.6%。制备的FSPCM1~3的熔融相变温度和熔融热焓在32~36℃和88~122 kJ/kg之间,结晶相变温度和结晶热焓分别在24~26℃和89~120.9 kJ/kg之间。     

PET基定形相变复合纤维的制备

采用静电纺丝技术成功制备了以5种脂肪酸二元低共熔混合物(LA-MA、LA-SA、MA-PA、MA-SA、PA-SA)为固液相变材料,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为支撑材料的定形相变复合纤维。研究了不同种类的脂肪酸二元低共熔物对复合相变纤维的形貌结构、储热性能以及力学性能的影响。研究结果表明这5种定形相变复合纤维的表面均呈现褶皱的形貌特征,同时纤维直径也明显增大。热分析结果表明当改变纤维中脂肪酸二元低共熔物的种类时,复合相变纤维的熔化温度和熔化焓值均随之而变化,其中熔化温度最低为33.23℃,最高为52.82℃,熔化焓值最低为62.75kJ/kg,最高为94.76kJ/kg。力学性能测试结果表明,由于脂肪酸二元低熔物的加入复合相变纤维的拉伸强度减小,断裂伸长率增大。     

二元脂肪酸/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的制备及性能

采用真空浸渗法制备了癸酸-月桂酸（CA-LA）/硅藻土助滤剂定形相变储热复合材料,对样品进行扩散-渗出圈测试、FTIR、SEM、BET、DSC和TG等表征分析,研究了硅藻土助滤剂对CA-LA二元低共熔脂肪酸的定形性能和吸附容量及CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的热物性、热稳定性和蓄放热性能。结果表明：无渗出圈产生的CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料中,硅藻土助滤剂对CA-LA的吸附量约为49.88wt%,CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料的相变温度和相变潜热分别为21.8℃和75.45 J/g;TG和热循环试验结果表明,CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料具有良好的热稳定性,经历100次热循环后相变温度和相变潜热的变化量较小;蓄放热性能测试结果证明CA-LA/硅藻土助滤剂定形相变复合材料能够进行蓄热和释热,起到明显的调节和控制环境温度的作用,可应用在建筑节能和储热领域。     

脂肪酸多元低共熔物的共晶质量比例、储热性能及其应用

以单一脂肪酸癸酸(CA)、月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)为原料,使用Schrader公式和MATLAB软件分析了脂肪酸二元低共熔物(CA-LA和CA-MA)、三元低共熔物(CA-LA-PA、CA-LA-SA、CA-MA-PA和CA-MA-SA)和四元低共熔物(CA-LA-PA-SA和CAMA-PA-SA)的共晶相图。确定了以上8种脂肪酸低共熔物的共晶质量比例。采用差热扫描仪(DSC)测试了脂肪酸多元低共熔物的储热性能,测试结果表明:脂肪酸低共熔物的相变温度明显低于脂肪酸的相变温度,且随着低共熔物中组分的增加而降低。制备出的脂肪酸低共熔物的融化温度和融化焓值分别为15~31℃和127~155kJ/kg。     

月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料的制备与热性能研究

以月桂酸为相变材料,膨胀珍珠岩为载质,利用真空吸附法制备出月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料(LA/EP-PCMs)。通过FT-IR、SEM、DSC、TGA对LA/EP-PCMs的微观结构、相变温度、相变潜热、热稳定性进行表征。结果表明:月桂酸能较好地吸附在膨胀珍珠岩孔隙内,它们之间的化学相容性良好。LA/EP-PCMs中月桂酸饱和含量为65%,此时其相变温度为41.3℃,热焓为110.1J/g。将5%的纳米石墨纤维(NGF)作为添加剂加入到LA/EP-PCMs中,其导热系数由0.09 W/(m·K)提高到0.16 W/(m·K),增长了77.7%。熔融凝固实验表明:掺入NGF将改善复合相变材料的蓄放热能力,其强化导热机理是在相变基体外表面和内部形成了导热网络。     

具有保温性能的电纺LA/PET纳米纤维复合织物的制备与表征

本文制备了电纺月桂酸(LA)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纳米纤维/机织物的复合织物,并对其进行了表征.选用纯棉纱线、毛纱线、涤棉纱线、腈纶纱线和涤纶纱线分别作为经纬纱线,在实验室制备机织物小样,同时,通过静电纺丝法制备LA/PET纳米纤维,将LA包裹在PET基材之中.之后通过缝合的方式,将电纺LA/PET纳米纤维和机织物构造成三明治结构的复合织物.对纳米纤维的形貌和热性能进行了表征,并分别探究了LA/PET的质量比,机织物组织结构和机织物材料对复合织物保温性能的影响.结果表明:LA/PET纳米纤维呈圆柱形,具有光滑表面,LA和PET展现出良好的相容性,热焓值略低于理论值,但相变温度改变不大.复合织物的热保温性能测试表明,复合织物的保温性能都优于未加入相变材料的织物,同时展现出良好的热循环稳定性.     

新型复合相变储能材料Na/Paraffin的制备与性能分析

为提升广泛应用于相变储能领域的石蜡的导热系数,在手套箱内将导热系数高、熔点低、密度小的金属Na与石蜡复合为Na/paraffin新型相变储能材料,并对其导热系数、相变潜热及储/放热特性进行研究。结果表明:5%Na/95%paraffin复合相变储能材料导热系数较纯石蜡提高了17.6倍,储/放热速率均较纯石蜡提升了1倍;经过200次循环实验后,3%Na/97%paraffin复合相变储能材料相变温度由60.58℃下降到59.65℃,相变潜热由166.7520J·g~(-1)下降到160.5632J·g~(-1),热导率由2.33W·m~(-1)·K~(-1)减少到1.98W·m~(-1)·K~(-1)。     

粉煤灰-硅藻土复合相变储能材料制备及导热强化

固废资源化利用是实现节能减排的重要途径,以月桂酸为相变工作介质,以粉煤灰-硅藻土二元载体为封装材料,碳纳米管为导热剂,采用直接熔融共混法制备出月桂酸/粉煤灰-硅藻土/碳纳米管复合相变储能材料。采用热扩散渗透测试、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、无纸记录仪等分别考察了定形复合相变储能材料的承载性能、微观结构和热物性。结果表明:粉煤灰-硅藻土二元载体可有效防止月桂酸的泄漏,当二元载体中月桂酸的质量分数为28%时可制得无泄漏复合相变储能材料,且原样粉煤灰利用率为55%;FTIR结果表明复合材料中各组分之间相容性好;DSC测得其熔化相变温度为45.79℃,相变潜热为51.06 J/g;TGA分析显示月桂酸/粉煤灰-硅藻土/碳纳米管热稳定性较好;储/放热性能曲线显示加入质量分数为5%的碳纳米管时,复合相变储能材料的熔化与凝固时间分别减少60%和62.5%,传热效率得到显著改善。     

正癸酸-月桂酸-硬脂酸三元低共熔体系/膨胀石墨复合相变材料的制备与表征

将正癸酸(DA)、月桂酸(LA)和硬脂酸(SA)熔融共混制备了三元体系相变材料(DA-LA-SA),以DA-LA-SA为相变材料,膨胀石墨(EG)为载体材料,用熔融共混法制备不同DA-LA-SA含量的三元低共熔脂肪酸/膨胀石墨复合相变材料(DA-LASA/EG-PCMs)。采用FT-IR、XRD、SEM、TGA和DSC对其组成成分、晶体结构、微观形貌、相变温度和相变焓进行表征。结果表明,当DA、LA和SA的质量配比为1∶8∶1时,DA-LA-SA具有较低的相变温度和较高的相变焓;EG由大量的微孔构成,通过微孔束缚和表面吸附与DA-LA-SA物理结合,具有良好的稳定性;EG质量分数为10%时,所制备的DA-LA-SA/EG-PCMs三元相变体系复合相变材料的相变温度为38.6℃,相变焓为123J/g,导热系数为3.572 1 W·(m·K)-1,分散均匀,颗粒粒径较小,具有优良的热性能和稳定性。