成核剂与增稠剂对甘露醇相变特性的影响

糖醇是一种用于储热的相变材料,具有较高的潜热,然而,糖醇的高过冷度阻碍了其应用。D-甘露醇作为一种糖醇,在中温储热方面具有广阔的应用前景。选用氧化铝和碳化硅作为成核剂,海藻酸钠和羧甲基纤维素作为增稠剂,观察了纯甘露醇、成核剂、增稠剂以及单独或联合添加成核剂和增稠剂的甘露醇的形貌。采用差示扫描量热法研究了成核剂和增稠剂对甘露醇相变特性的影响。实验结果表明,氧化铝、碳化硅和适量的海藻酸钠促进了甘露醇的成核结晶,当氧化铝、碳化硅、海藻酸钠的质量分数分别为7.0%、9.0%、0.5%时达到最低过冷度,样品相比纯甘露醇过冷度分别降低了17.4、12.2和17.3℃。联合添加相比单独添加成核剂和增稠剂改善了甘露醇的成核结晶;当联合添加氧化铝和海藻酸钠的质量分数分别为5.0%和1.0%,而碳化硅和海藻酸钠的质量分数分别为3.0%和1.0%时,样品相比纯甘露醇过冷度分别降低了19.7℃、16.5℃。探讨了成核剂和增稠剂对甘露醇相变特性的影响机理,发现增稠剂提高了成核剂在甘露醇样品中的分散性,因而提高了成核剂的诱导成核作用。     

纳米二氧化钛-赤藻糖醇储能体系实验研究

针对移动供热的温度范围,相变温度为119℃的赤藻糖醇具有很大的应用潜力,但其存在导热系数低、放热不稳定、容易过冷等不足。本文通过添加纳米材料作为成核剂改善赤藻糖醇性能,制备了不同纳米材料的相变复合材料。对样品的融化-凝固进行观察记录,绘制时间温度曲线并对纳米氧化钛在质量分数不同的情况下进行体积膨胀率和密度、过冷度、相变潜热、导热系数测定,测试表明,相对于纯赤藻糖醇,添加纳米级物质作为成核剂可以减小相变材料的过冷度,并且在一定程度上可以提高相变材料的导热系数;纳米二氧化钛对样本的密度数值上有0.02~0.08 g/cm~3的波动,膨胀率呈减小的趋势;添加0.1%的纳米二氧化钛-赤藻糖醇过冷度下降37.91%,潜热值下降2.25%,固态导热系数增大3.67倍。     

赤藓糖醇基复合相变材料的研究进展

相变储热材料通过其相变潜热实现能量的吸收、储存与释放,可以合理有效地利用现有能源、优化使用可再生资源和提高能源利用率.赤藓糖醇的相变温度约118℃,潜热约314 J/g,储能密度大、无腐蚀性,在中温储能领域有广阔的应用前景,现已被广泛应用于太阳能蓄热、工业余废热回收、清洁供暖等领域.然而,赤藓糖醇过冷严重、导热性能相对较差,使得热能无法及时地释放,造成热能利用效率不高,极大地限制了其在储能领域的应用.复合材料制备技术的发展为改善赤藓糖醇的过冷与导热性能提供了一种新的方法,在保留赤藓糖醇优异性能的同时,弥补了它的高过冷和低导热等缺陷.目前,制备赤藓糖醇复合相变材料已成为改善赤藓糖醇性能的主要方法,并取得了显著的成果.引入成核剂可以降低体系的形核势垒,促进成核,从而抑制过冷.纳米金属及其氧化物、膨胀石墨、石墨泡沫等材料的合理引入明显降低了赤藓糖醇的过冷度,最高可降低93％.将赤藓糖醇长时间控制在过冷的亚稳态,是利用其高过冷特性进行跨季节储能应用的关键,但该技术仍处于研究阶段.通过添加高导热材料来增加赤藓糖醇的当量热导率和增大相变蓄热器换热面积是赤藓糖醇热强化的主要措施,当量热导率可高达30 W/(m·K),且热利用率显著提高.相平衡理论为调节赤藓糖醇的相变温度提供了思路,选择合适的有机相变材料可以制备出相变温度在70～120℃范围内可调、潜热大于200 J/g的共晶相变材料.本文简述了赤藓糖醇基复合相变材料的常用制备技术,分别对改善赤藓糖醇过冷性能和导热性能的手段以及如何利用赤藓糖醇的高过冷进行综述,归纳了调控赤藓糖醇相变温度的方法,分析了赤藓糖醇基复合相变材料在实际应用中的优势.     

基于物质熵增纳米铜-赤藻糖醇循环稳定性分析

本文介绍了纳米铜-赤藻糖醇的配制方法,通过材料热物性变化的内部机理研究了循环过程中此相变材料(PCM)的衰减过程。根据差示扫描量热仪(DSC)以及导热系数测试仪(Hotdisk)的测试数据,对导热系数、过冷度、相变潜热在100次热循环过程中的0次、20次、40次、60次、80次、100次的变化原因进行了理论分析。采用热力学熵的热力学原理引出物质熵,从物质熵增的角度,总结了相变材料的衰减原因。结果表明:相变材料经过100次循环后,各项性能参数都出现了不同幅度的下降。导热系数随着纳米铜的添加量增加下降幅度减小;赤藻糖醇添加纳米铜后的过冷度整体上小于没有添加的过冷度;随着循环次数的增加,潜热值后期整体下降幅度加大。     

D-甘露醇基复合相变材料研究进展

糖醇有适中的相变温度与较高的潜热值，在中温储能领域拥有广阔的应用前景，其中D-甘露醇是近些年研究的热点。D-甘露醇具有多态性，熔点在166℃左右，潜热约为300J/g,但存在导热性差、循环稳定性/热稳定性差、过冷严重等问题，极大地限制了其在热储存领域的发展。简述了D-甘露醇的热物理性能，总结了对导热性、热稳定性差、过冷等方面的改进方式，并对未来的发展做了展望。     

工业石蜡和脂肪酸二元混合物储热性能研究

以工业石蜡和脂肪酸二元混合物为研究对象,通过差示扫描量热仪研究其相变温度、相变潜热以及过冷度,旨在降低单纯脂肪酸作为相变材料的应用成本,并拓宽相变温度范围,增加相变潜热值。研究结果表明:相比于单一脂肪酸,石蜡-癸酸和石蜡-月桂酸二元混合物降低了相变温度且提高了相变潜热,适合围护结构储能。石蜡-肉豆蔻酸、石蜡-硬脂酸、石蜡-棕榈酸混合物的相变温度虽然在某些配合比条件下比单一脂肪酸的相变温度低,但仍在40℃以上,不适合应用在围护结构储能中,可用在余热回收用相变换热器等其他节能系统。石蜡-癸酸和石蜡-月桂酸二元混合物的过冷度较小,是围护结构储能的理想材料。     

冷冻型复合相变蓄冷材料的制备与性能评价

提出自行研制的一种低温(-25～-23℃)复合相变材料。该材料由氯化钠作为主储能剂,碳酸钾与氯化钾作为降温剂,并且筛选合适的成核剂及防相分离剂进行复合。样品的热物理性能(相变温度、相变潜热等)和热循环性能通过差示扫描量热仪(DSC)来表征;过冷度和热循环稳定性通过温度记录仪表征。结果表明:制备的两种蓄冷剂的相变温度为-25～-23℃,相变潜热200J/g以上,过冷度较小且循环100次后不会出现相分离现象。     

阴离子型聚氨酯制备正十八烷纳米胶囊的方法和性能

以烷烃为相变芯材的纳米胶囊是一种新型的固-固相变材料,其制备方法少且性能不足,一直处在研究阶段。利用阴离子型聚氨酯特殊的分散能力,将正十八烷分散在水中,在苯乙烯的参与下进行悬浮聚合,得到平均粒径在400 nm~750 nm的纳米胶囊。使用动态光散射法对悬浮聚合前后的粒径进行了测试,并用透射电镜和差示扫描量热法对纳米胶囊的形态和热性能进行了表征。发现悬浮聚合后粒径增大不明显,纳米胶囊具有明显的核壳结构,十八烷在其中呈单球形分布或多球分布,相变温度和过冷与纯十八烷基本一致,相变焓达到80 J/g,包裹率达到70%左右。     

阴离子型聚氨酯制备正十八烷纳米胶囊的方法和性能EI北大核心CSCD

以烷烃为相变芯材的纳米胶囊是一种新型的固-固相变材料,其制备方法少且性能不足,一直处在研究阶段。利用阴离子型聚氨酯特殊的分散能力,将正十八烷分散在水中,在苯乙烯的参与下进行悬浮聚合,得到平均粒径在400 nm^750 nm的纳米胶囊。使用动态光散射法对悬浮聚合前后的粒径进行了测试,并用透射电镜和差示扫描量热法对纳米胶囊的形态和热性能进行了表征。发现悬浮聚合后粒径增大不明显,纳米胶囊具有明显的核壳结构,十八烷在其中呈单球形分布或多球分布,相变温度和过冷与纯十八烷基本一致,相变焓达到80 J/g,包裹率达到70%左右。     

太阳能中温利用相变材料MgCl_2·6H_2O的热循环耐久性研究

分别在密封和未密封条件下对六水合氯化镁(MgCl2·6H2O)进行600次加速热循环实验,研究其作为太阳能中温蓄热材料的可行性。采用差示扫描量热仪、X射线衍射仪和多路温度测试仪测试不同次数热循环后样品的相变温度、相变潜热、晶体结构和过冷度。结果表明,未密封状态下,200次热循环后,MgCl2·6H2O的相变潜热降低54.2%,并有新相MgCl2·4H2O产生;密封状态下,600次热循环后,MgCl2·6H2O的相变温度和峰值温度的变化分别在±1%和±4%内,相变潜热的变化在-15.2%~+1.5%内(300次热循环后变化异常);同时,MgCl2·6H2O凝固时几乎没有过冷现象,过冷度在0~2.2℃之间。密封状态下,MgCl2·6H2O在太阳能中温蓄热应用中是一种很有发展前景的材料。     

无机水合盐混合物的热物性研究

制备了54种二元混合无机水合盐试样,通过差式扫描量热仪测得重结晶试样的相变温度和相变潜热。结果表明:十水硫酸钠和十水碳酸钠不同配比的无机水合盐混合物,潜热值均低于其组分各自的潜热值,并且有些配比存在严重的过冷和相分离问题;当试样中含有七水硫酸镁时,不能和其他无机水合盐形成良好的二元共晶体,潜热值很低;三水醋酸钠中加入少量的十水碳酸钠可以大幅度地改善三水醋酸钠的过冷问题,相变潜热仍维持在较高值;十水硫酸钠和三水醋酸钠以5∶5的配比制备的二元混合无机水合盐潜热值达297.9J/g,若再加入适当的添加剂可进一步改善其过冷度和相分离问题,可以成为优良的相变材料,应用于相变换热器领域。     

热处理对PMMA@PCM纳米胶囊相变特性的影响及机理

采用界面聚合法制备了以石蜡为芯材、聚甲基丙烯酸甲酯为壳层的纳米胶囊相变材料。胶囊的直径为100~400nm,相变焓可达29J/g,封装比率约为35%。采用差示热扫描量热仪(DSC)对PMMA@PCM经40℃、60℃及100℃热处理后相变特性的变化进行了探讨。结果显示,随着热处理时间的延长,相变温度均有所升高。凝固温度的升高是由于胶囊表面形成了一定量的相变晶种,而熔化温度的升高则是由于纳米胶囊体积的增加而引起的热传导率降低。这一研究结果将有助于分析纳米胶囊相变过程的微结构变化理论。     

碳/SiO_2纳米纤维膜基定形相变材料的制备及性能

研究首先制得二元脂肪酸低共熔物,然后将用静电纺丝法制备不同SiO2含量的、并对其进行炭化的PAN/SiO2纳米纤维膜作为支撑材料,吸附二元脂肪酸低共熔物制得碳/SiO2纳米纤维膜基定形相变材料(CSNPCM),利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)等对制备出的定形相变材料的形貌结构和储热性能进行分析和表征。随着SiO2含量的增加,定形相变材料对二元脂肪酸低共熔物的吸附容量有所降低。SEM结果表明,二元脂肪酸低共熔物均匀地包埋、分散在多孔纳米纤维膜的三维网络结构中。DSC测试结果表明,SiO2的加入降低了定形相变材料的相变潜热,对其相变温度无太大影响。     

纳米胶囊潜热型功能流体制备及强化沸腾换热的实验研究

采用溶胶凝胶法制备了以软脂酸为芯材,二氧化硅为壳材的纳米相变胶囊,分析测试表明所合成的胶囊呈现为核壳结构分明的规则球形结构,且具有良好的储热能力。选用聚二甲基硅氧烷疏水改性,制备了稳定分散的丙酮基纳米胶囊潜热型功能流体,热导率及粘度测试表明其可以应用于强化换热。微小通道过冷流动沸腾实验研究发现,纳米相变胶囊的加入不但可以阻止气泡的合并,而且可以加速沸腾气泡的破裂,揭示了除提升热导率及提供潜热之外的另一强化沸腾换热的原因。     

以非离子型水性聚氨酯为囊壁材料乳液聚合制备相变纳米胶囊

在无外加乳化剂的情况下,用非离子型聚氨酯作为乳化剂和囊壁材料,以石蜡为芯材,制备了一系列稳定分散在水中的相变纳米胶囊(PCMN),经动态光散射(DLS),透射电镜(TEM),差示扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)等手段对PCMN的粒径,形态,热稳定性和相变性能进行研究。通过对乳液聚合转化率的跟踪测试,考察了引发体系、引发剂用量和反应温度对乳液聚合的影响。制备的相变纳米胶囊在透射电镜下有核壳型和聚氨酯粒子型两种粒子。调节囊壁材料和芯材的比例可以得到具有不同相变焓的纳米胶囊,其相变焓可以达到89J/g。热失重分析表明相变纳米胶囊的热稳定性随着交联单体含量的增加而增加。     

脂肪酸二元混合物储热性能的实验研究

选取癸酸、硬脂酸、月桂酸、棕榈酸和肉豆蔻酸5种脂肪酸按预先设定的比例混合配制脂肪酸二元混合物,利用差示扫描量热仪测试混合物的相变温度和相变潜热,以寻找具有合适的相变温度、较大的相变潜热,能用于相变围护结构的脂肪酸混合物。结果显示:脂肪酸二元混合物的相变温度和相变潜热相比单一组分的值有所降低;含葵酸的二元脂肪酸混合物的相变温度较低,范围大致为20~30℃,且相变潜热也较大,是用于墙体储能的理想相变材料;其他脂肪酸组成的二元混合物相变温度较高,不符合墙体储能的温度要求。     

温轧工艺对纳米贝氏体相变速率、组织和力学性能的影响

采用温轧加等温热处理工艺制备纳米贝氏体钢,研究了形变温度对纳米贝氏体相变速率的影响。结果表明,形变过冷奥氏体在503 K的贝氏体等温转变时间由常规等温淬火的50 h缩短至20 h,纳米贝氏体钢的抗拉强度为2127 MPa、延伸率为4%。在实验温度范围内进行的过冷奥氏体形变均能促进纳米贝氏体相变,相变速率随着形变温度的降低而提高。过冷奥氏体形变量大于30%后残余奥氏体组织明显细化,块状残余奥氏体全部转变为薄膜状。温轧工艺可在不恶化其它力学性能的前提下加速低温贝氏体相变,从而缩短热处理时间使生产成本降低。     

石蜡填充碳纳米管纳米胶囊相变材料的制备及表征

以石蜡和经硝酸处理过的碳纳米管(CNTs)为原料,苯为溶剂,采用真空渗透法制备了纳米胶囊相变材料,并通过透射电镜、红外光谱、差示热量(DSC)等测试方法对样品进行了表征。结果表明:石蜡成功填充到CNTs管内,且在CNTs管外基本没有残留的石蜡。石蜡填充CNTs的过程中,两者之间仅是物理结合,没有发生化学反应。由于CNTs的纳米受限空间作用,纳米胶囊相变材料的相变温度比纯石蜡降低了5℃,根据DSC测试得到相变潜热值,计算得到填充在CNTs中石蜡的质量分数为16.24%。此研究对于纳米胶囊相变材料在太阳能储存、微电子设备冷却和节能技术中的应用具有非常重要的意义。     

纳米胶囊相变材料的研究进展

纳米胶囊相变材料(NEPCMs)是将纳米胶囊化技术应用于相变材料的新型复合相变材料.综述了纳米胶囊相变材料的研究进展,重点论述了纳米胶囊相变材料的结构组成、制备方法及其应用展望.     

硬脂酸/SiO2纳米微胶囊复合相变材料的制备及储热性能的研究

采用分步合成法将硬脂酸填充到SiO2空球内,制备硬脂酸/SiO微胶囊复合相变材料,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热法(DSC)等分析测试手段对复合材料的结构和储热性能进行了表征.结果表明,该纳米微胶囊复合相变材料具有直径约220nm的规则形貌和良好的储热性能.此外,热的传导和抑制过冷...