聚乙二醇/白炭黑复合相变储热水泥板的性能研究

以聚乙二醇(PEG)为相变材料、白炭黑(WCB)为定形载体,通过高频超声共混法制备出PEG质量含量为70%的聚乙二醇/白炭黑复合相变储热材料(PEG/WCB-PCM),借助比表面积分析仪、差示扫描量热仪(DSC)及热重分析仪(TGA)对PEG/WCB-PCM的多孔结构、储热特性及热稳定性进行测试与表征;将PEG/WCB-PCM与水泥砂浆混合,制备出新型复合相变储热水泥立方体及水泥板,并对其表观密度、抗压强度、导热系数及储热调温性能进行实验。结果表明:PEG/WCB-PCM的定形效果主要得益于WCB的多孔网络状结构,PEG/WCB-PCM的相变焓高达114.8J/g且在300℃以下温度范围内热稳定性良好;随着PEG/WCB-PCM掺量的增加,复合相变储热水泥立方体的表观密度及抗压强度都呈下降趋势,因此应合理控制PEG/WCB-PCM的掺量;尽管PEG/WCB-PCM的掺入会影响复合相变储热水泥板的导热系数,但储热调温实验表明,PEG/WCB-PCM在水泥板中能起到显著的储热调温作用,可作为一种绿色节能材料应用到建筑节能领域。     

高定形聚乙二醇/剑麻纤维素/彭胀石墨相变储能材料的研制及热性能

以聚乙二醇(PEG)作为相变组分,以高导热的膨胀石墨(EG)和富合羟基的剑麻纤维素(CSF)作为相变支撑组分,分别利用自制的超声辅助真空设备进行动态灌注或机械搅拌进行熔融共混制备了不同PEG用量的定形相变储能材料(PCMs).采用扫描电子显微镜、高分辨率光学相机、差示扫描量热仪、Hot disk-导热仪、热重分析仪等技术测试了PEG基复合PCMs的微观形貌、定形性、储热性能、导热率及稳定性.结果表明,新颖的动态灌注法制备的PEG基复合相变材料呈现出更致密的微观形态,更好的储热性能和更高的导热率及热稳定性.同时,实验发现由于CSF大量的极性羟基和多孔隙结构,当CSF质量分数为30％,EG质量分数为1％时,复合材料表现出极好的定形效果.     

石蜡对无机复合相变储热体系的改性研究

水合盐相变储热材料普遍存在的过冷和相分离现象是影响其热稳定性和热性能的关键问题。以中低温水合盐相变储热材料MgCl₂·6H₂O（MCH）和MgSO₄·7H₂O（MSH）为研究对象,以活性炭（ACC）为添加剂,采用熔融共混法制备了MCH-MSH-ACC混合体系,并以石蜡（PA）为调节剂,制备了MCH-MSH-ACC/PA复合材料相变体系。研究了PA对复合相变体系的相变焓、相变温度、过冷度及相分离的影响。结果表明：微量PA的添加有助于提升MSH-MCH-ACC/PA体系的相变储热性能,和其他PA含量体系相比较,PA含量为0.5wt%的体系在储热阶段所需时间最短,而放热阶段持续时间最长,其初始相变焓值可达到321.75 kJ/kg,循环试验后相变焓稳定在310.25 kJ/kg。所制备的新型共混MSH-MCH-3wt%ACC/0.5wt%PA复合相变体系具有良好的储热性能和循环稳定性能。     

泡沫石墨/石蜡复合相变储热材料的调温隔热性能

采用多次真空灌注方法将石蜡吸附到多孔的泡沫石墨中,制备出了泡沫石墨/石蜡复合相变储热材料。利用Hot Disk热常数分析仪和差示扫描量热分析(DSC)对该复合材料的热性能进行了测试,结果表明,石蜡充分吸附到泡沫石墨的蜂窝状微孔中,泡沫石墨的填充极大地强化了相变材料的导热能力。研究了将该复合材料用作墙体围护结构时的隔热和调温性能,并与普通轻质墙体材料作围护结构进行了对比,结果表明,复合相变储热材料能够有效地利用昼夜温差进行储热放热,有效地阻止了热量进入室内,可明显降低室内温度波动和最大值,提高人体舒适度,具有较好的调温隔热效果。     

高定形聚乙二醇/剑麻纤维素/膨胀石墨相变储能材料的研制及热性能

以聚乙二醇(PEG)作为相变组分,以高导热的膨胀石墨(EG)和富含羟基的剑麻纤维素(CSF)作为相变支撑组分,分别利用自制的超声辅助真空设备进行动态灌注或机械搅拌进行熔融共混制备了不同PEG用量的定形相变储能材料(PCMs)。采用扫描电子显微镜、高分辨率光学相机、差示扫描量热仪、Hot disk-导热仪、热重分析仪等技术测试了PEG基复合PCMs的微观形貌、定形性、储热性能、导热率及稳定性。结果表明,新颖的动态灌注法制备的PEG基复合相变材料呈现出更致密的微观形态,更好的储热性能和更高的导热率及热稳定性。同时,实验发现由于CSF大量的极性羟基和多孔隙结构,当CSF质量分数为30%,EG质量分数为1%时,复合材料表现出极好的定形效果。     

熔融盐相变储热材料的研究现状及发展趋势

熔融盐相变储热材料具有潜热大、储能密度高、过冷度小、热稳定性好、成本低等优点,广泛应用于太阳能热利用的储热介质.在对熔融盐相变储热材料进行分类的基础上,综述了国内外对碳酸盐、氯化盐和硝酸盐等储热材料在热物性和腐蚀性方面的研究现状.针对熔融盐储热材料导热率低的问题,详述了以膨胀石墨、金属、陶瓷、陶土等为基体材料、熔融盐为附体材料的高导热率复合材料制备方面的研究进展.最后展望了熔融盐相变储热材料的研究趋势.     

蓄热调温石蜡/P(MMA-co-AA)相变微胶囊的制备及性能研究

采用界面聚合法制备了石蜡/P(MMA-co-AA)的相变储热微胶囊.采用光学显微镜、FT-IR、DSC、TGA、紫外分光光度计等对微胶囊进行了测试与表征.着重研究了芯壁比对热性能及渗透性能的影响,并对储热调温效果进行了评价.结果表明,微胶囊呈规则的球形,平均粒径为32μm,具有良好的热稳定性,相变温度为60℃,相变潜热...     

聚苯乙烯基相变微胶囊储热复合材料的制备及性能研究

以苯乙烯、偶氮二异丁腈(AIBN)和硬脂酸丁酯相变微胶囊(MCPCM)为原料,采用本体聚合法制备聚苯乙烯基相变微胶囊(MCPCM/PS)储热复合材料。研究了MCPCM含量对MCPCM/PS复合材料储热性能、传热性能及宏观力学性能的影响。结果表明,MCPCM/PS复合材料具有储热功能,随MCPCM含量增加相变潜热增大,导热系数减小,传热速率变缓,玻璃化转变温度(Tg)降低,断裂强度减小,伸长率增大,当MCPCM为25%(质量分数)时,相变温度为25~28℃,相变潜热为31.8J/g,导热系数为0.0210W/(m·K),Tg=59.13℃。     

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。     

水溶液法制备NaNO3-LiNO3/石墨复合高温相变材料研究

利用饱和水溶液法,在NaNO3和LiNO3混和溶液中添加膨胀石墨(EG),在温度90℃的水浴箱内用强力电动搅拌机搅拌,随后放入120℃电热恒温鼓风干燥箱内24h烘干,得到NaNO3-LiNO3/EG高温复合相变材料,并分别制备了EG含量为10%、20%、30%的相变材料。利用SEM、DSC、Hot-disk和自行设计的自动循环设备分别对复合相变材料的微观形貌、相变温度、潜热、导热系数以及热循环过程中储放热行为进行了测试。研究表明,NaNO3-LiNO3共晶盐能够被吸附到石墨片层之间,形成稳定、均一的复合相变材料。随EG含量的增加,复合相变材料的有效潜热不断降低,但是相变温度变化微小,相变材料本身的储热性能也没有显著的变化,因此EG没有改变相变材料的储热性能。EG含量的增加,会显著提高复合相变材料的导热系数,并且随EG含量的增加而不断增大。EG含量低的复合材料在多次蓄放热的热循环过程中,热稳定性较好。饱和水溶液法制备NaNO3-LiNO3/EG复合相变材料是一种非常有效的强化复合材料导热功能的制备方法。在实际应用中,要综合考虑储热量、导热性能和热稳定性等各方面因素进行优化选择,以便使储热系统能够高效率、快频率、长寿命地运行。     

酸酐固化环氧树脂-有机蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究

以甲基四氢酸酐为固化剂,对含羟基长链烷基季铵盐改性蒙脱土-环氧树脂纳米复合材料的制备进行了研究。通过TEM、SEM、TGA和DMA等对其微观结构、热性能和动态力学性能等进行表征和分析。TEM结果表明:有机蒙脱土以纳米片层分散在环氧树脂基体中,形成了纳米复合材料;有机蒙脱土含量3wt％时,环氧树脂被同时增韧增强:冲击强度提高87.8%,拉伸强度提高20.9%。纳米片层蒙脱土的加入同时也改善了环氧树脂的热稳定性和动态力学性能;有机蒙脱土含量5wt%时,热分解温度提高24.7℃,热变形温度提高了8.7℃;在T<T_g时,环氧树脂的储能模量提高42.86%,在T>T_g时,提高229.8%;相应玻璃化转变温度T_g提高14.7℃。      

三维机织碳纤维/环氧树脂复合材料在两种测量方法下的热响应机制对比

采用瞬态热线法和闪光法分别测量了多种结构参数的三维机织碳纤维/环氧树脂复合材料的导热系数。通过对3D正交机织碳纤维/环氧树脂复合材料的有限元模拟可以看出,3D正交机织碳纤维/环氧树脂复合材料内经纱、纬纱和Z向纱的导热作用在不同的受热形式下会发生变化。采用瞬态热线法测量时,2.5D机织碳纤维/环氧树脂复合材料的导热系数低于2.5D经向增强结构,同时高于3D正交结构,而采用闪光法测量时,2.5D经向增强和3D正交碳纤维/环氧树脂复合材料的导热系数均小于2.5D机织结构。这是由于在使用不同的测量方法时,三维机织碳纤维/环氧树脂复合材料内部相同的纱线系统在导热过程中所起的作用并不相同。随着纤维体积含量的提高,瞬态热线法和闪光法测得的2.5D机织碳纤维/环氧树脂复合材料的导热系数都在不断提高。由于经纱的屈曲,采用闪光法测量时,导热性能提升更加明显。研究结果表明,三维机织碳纤维/环氧树脂复合材料在不同受热形式下具有不同的热响应机制。     

Thermal properties measurement and heat storage analysis of paraffin/graphite composite phase change material

This study aims at the preparation of a paraffin/graphite waste composite for thermal energy storage application at low temperature. In this composite material, the paraffin is characterized by high phase change latent heat and graphite serves as the heat transfer promoter. An investigation by means of a Differential Scanning Calorimeter (DSC), a periodic temperature method and a heat storage/release performance unit was conducted in order to measure the phase transition properties, the thermal conductivity and the melting time of the paraffin/graphite waste composites respectively. Experimental results indicated that the melting temperature did not change with the change of the amount of paraffin. On the other hand, the latent heat of phase change material increased with the increasing of the paraffin content. Furthermore, the heat transfer in the composite material during the heat storage process was enhanced through thermal conductivity improvement.     

电器封装用高效导热/阻燃环氧复合材料的制备

目的为了提高电器封装材料的安全性,制备出一种具有高效导热/阻燃的环氧复合材料。方法通过原位聚合法,采用三聚氰胺-甲醛树脂预聚体(MF)修饰石墨烯(G)/磷烯(BP)合成纳米填料,辅以环氧树脂(E51)制备高导热/阻燃的环氧复合材料。通过TGA、热线法和锥形量热法分别测试复合材料的热稳定性、导热性和阻燃性。结果研究结果表明,当MF@BP/G的质量分数为3%时,环氧复合材料的残碳量高达22.19%,相较于纯的环氧复合材料提升了76.77%;导热系数提升至0.257 W/(m∙K),提升率为27.86%;峰值热释放率、总的热释放量、峰值烟雾释放率和总的烟雾释放量分别下降了43.76%,27.72%,46.81%和28.83%。结论以MF@BP/G为功能填料,可以有效提高环氧复合材料的导热性和阻燃性,有利于提升环氧复合材料的使用安全性。     

氮化硼/脂肪酸复合相变材料的形状稳定性和导热性分析

目的 探究氮化硼(BN)对月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)等4种脂肪酸(FA)的形状稳定性和导热性的影响。方法 将FA融化后,添加BN,在熔融状态下共混,制备出4种不同的成型复合相变材料,并分析BN的添加量、光?热转换、储热时间和温度对复合相变材料的密度和形状稳定性的影响,以及BN添加量对FA相变材料热导率的影响。结果 复合相变材料的密度随着BN添加量的增加呈线性增大趋势,稳定性也随之增强,在4种FA中添加BN的最佳质量分数分别为68%、69%、69%、68%;复合相变材料的泄漏率随着储热时间的增加呈线性增大趋势,在储热12 h时其泄漏率小于0.6%,泄漏率随着储热温度的升高而增大,在高于熔点25 ℃左右条件下加热3 h,泄漏率低于0.1%;材料经过4次光?热转换后,其泄漏率小于0.4 %;复合材料的热导率分别比纯FA的热导率提高了401.91%、597.92%、353.74%、304.95%。结论 制备的成型复合相变材料具有不同的储能温度、导热性能和稳定性,可以作为运输过程中的保温材料。     

复合相变储冷材料的制备及性能研究

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为分散剂,多层石墨烯、TiO2/石墨烯(m(TiO2):m(石墨烯)=25∶75)和TiO2颗粒作为导热添加剂,加入到二元复合有机储冷材料中(m(壬酸):m(葵醇)=60:40),制备了复合相变储冷材料。通过吸光度、DSC和热导率测试等手段,对复合相变储冷材料的稳定性、相变温度、相变潜热及热导率进行了评价分析。结果表明,分散剂和导热添加剂的加入,对储冷材料的相变温度和相变潜热影响不大,但对热导率影响较大。当分散剂SDBS浓度为0.2 g/L,导热添加剂(分别为TiO2/石墨烯和TiO2颗粒)浓度为0.5 g/L时,复合相变储冷材料具有较好的稳定性,其热导率分别为为0.2211和0.2096 W/(m·K),相比没有加入任何导热添加剂的储冷材料的热导率(0.1738 W/(m·K)),分别提高了27.22%和20.61%;当分散剂SDBS浓度为0.3 g/L,导热添加剂多层石墨烯浓度为0.3 g/L时,复合相变储冷材料处于稳定状态,其热导率为0.2268 W/(m·K),相比0.1738 W/(m·K),提高了30.49%。由此可知,多层石墨烯可以更有效地增加复合相变储冷材料的热导率,这主要是由于石墨烯具有非常高的比表面积,有利于复合材料更加均匀地分散以及形成更加完善的网格结构,从而有效增加复合相变储冷材料的稳定性及热导率。选用多层石墨烯为导热添加剂(0.3 g/L),SDBS为分散剂(0.3 g/L),可以制备出体系最稳定、热导率最高的复合相变储冷材料。     

碳/环氧薄壁豆荚杆热-结构性能试验研究

碳纤维增强环氧树脂基复合材料成功应用于航天器结构,其热-结构效应是重点关注问题之一。该文以碳纤维增强环氧树脂基复合材料空间可展天线薄壁豆荚杆为研究对象,通过试验对其材料热物理参数进行测定,得到材料的热物理参数,测得其比热容和导热系数均随着温度升高而增大,符合材料热参数的变化规律。采用大体积真空罐、热沉和红外加热笼模拟空间热环境,对薄壁豆荚杆进行真空热辐射试验,得到试件特征位置处的瞬态、稳态温度场,并采用低温应变片测试特征点应变时程,分析得到薄壁豆荚杆在热辐射作用下纵向、横向及薄壁内外两侧热响应的温度和应变分布规律,为理论分析、数值研究和设计提供参考。     

膨胀石墨/石蜡相变复合材料有效导热系数的数值计算

通过膨胀石墨粉与石蜡混合制备相变复合材料可有效提高该储能材料的传热性能。为研究膨胀石墨/石蜡相变复合材料的导热机制,提出了膨胀石墨粉与石蜡混合后的3尺度层次固体有效导热系数计算方法。然后,通过数值模拟计算得到了具有不同体积分数和不同导热系数的膨胀石墨导热颗粒的膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数。结果表明:膨胀石墨能够有效地提高石蜡的导热性能,当膨胀石墨的体积分数为10%时,膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数是纯石蜡的9倍。此外,提高底层尺度的石墨片与石蜡的混合程度及降低底层尺度石墨的体积分数都能有效提高膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数。所得结论为探究膨胀石墨粉提高相变复合材料导热系数的机理奠定了基础。     

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)。     

BN表面改性对BN/环氧树脂复合材料导热性能的影响

采用十八烷基三甲基溴化铵（OTAB）阳离子表面活性剂对BN微米片进行有机化改性,研究了BN表面改性对BN/环氧树脂复合材料导热性能的影响。当OTAB浓度为0.6 g · L^-1时,BN表面的OTAB吸附量接近饱和。BN表面改性提高了环氧树脂对BN的浸润性,降低了BN的导热系数。SEM观察及黏度测试结果表明：BN表面改性改善了BN/环氧树脂复合材料的界面性能及体系相容性。由于界面热阻的降低,改性BN/环氧树脂复合材料的导热系数高于未改性BN/环氧树脂复合材料,当BN填充量为30%（填料与树脂基体的质量比）时,改性BN/环氧树脂复合材料的导热系数为1.03 W （m · K）^-1,是未改性BN/环氧树脂导热系数（0.48 W （m · K）^-1）的2.15倍。