多孔基定形复合相变材料传热性能提升研究进展

先进的相变储能材料是推动储能技术发展的核心和关键,在促进新能源开发和提高能源利用率中起着至关重要的作用。因在相变过程中具有高储能密度和小体积变化等优势,相变材料中应用最多的是固?液相变材料。然而在其相变过程中会发生固态向液态的转变,为了避免其在液相状态下的泄露,需要加以定形才能使用。多孔基复合相变材料在有效防止固液相变发生泄露的同时,还需兼顾定形复合相变材料传热性能的提升。本文针对这个问题进行了大量的调研,对近年来国内外在提高多孔基定形复合相变材料传热性能方面的研究进行了综合分析,介绍了三种强化传热的方法,分别是使用高导热多孔材料做载体材料、掺杂高导热纳米材料做添加剂以及构筑高导热多级结构多孔材料,并对提升复合相变材料传热性能研究方法的前景作了展望。      

生物质多孔碳基复合相变材料制备及性能

目前,通过多孔高导热载体与相变材料复合的方式提升有机复合相变材料综合性能的方法得到广泛应用。多孔碳作为负载能力强,导热性能良好的载体材料成为研究的热点,但如何绿色、廉价、简易地制备出该类载体仍是研究的难点。本文以天然生物质材料松木和竹木为碳源,在梯度温度和氮气气氛下热处理,使生物质材料碳化并进一步发生石墨化转变,制备出生物质天然孔道结构的多孔高导热碳基载体材料。采用真空熔融浸渍法将有机相变材料石蜡和多孔碳基载体材料进行高效复合,制备得到生物质多孔碳/石蜡复合相变材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、同步热分析仪（TGA）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、压汞分析仪（MIP）、差示扫描量热仪（DSC）、激光导热仪对载体材料及复合相变材料进行结构表征和性能测试。测试结果表明:生物质多孔碳载体材料孔道结构保存完好,石墨化转变明显,保证了有机相变芯材的高效稳定负载。传热效率上,相比于纯石蜡芯材,以松木和竹木为碳源制得的多孔碳/石蜡复合相变材料热导率分别提高了100%和216%,达到了0.48 W·m?1·K?1和0.76 W·m?1·K?1。在此基础上,通过对比松木和竹木为原料制得的复合相变材料的芯材负载量,相变焓值,热导率的变化,进一步探讨了生物质结构对复合相变材料性能的影响机制。      

赤藓糖醇/碳纳米管复合相变材料热特性模拟研究

在“碳达峰、碳中和”的大背景下,能源结构从一次能源向新能源转变刻不容缓。由于新能源具有间歇性、波动性的特点,储能技术可以有效解决上述问题而得到了广泛的关注。相变材料作为储能技术的关键,其热导率低的问题亟需解决。赤藓糖醇作为中低温区常用的高焓值相变材料,热导率仅为0.7 W?m–1?K–1,严重制约了实际应用中的能量利用效率。本文以赤藓糖醇作为主要研究对象,采用具有超高导热系数的单壁碳纳米管作为导热增强材料,借助分子动力学模拟的方法探究了碳纳米管长度、质量分数以及分布方式对赤藓糖醇/碳纳米管复合相变材料热导率的影响规律。当碳纳米管轴向长度小于其声子平均自由程时,复合相变材料热导率随碳纳米管轴向长度增加而增大,同时随碳纳米管质量分数增加而增大,但表现出显著的各向异性。由于引入赤藓糖醇–碳纳米管界面,复合相变材料径向热导率相比纯赤藓糖醇反而降低。当碳纳米管在赤藓糖醇中随机分布时,热导率的各向异性得到了显著改善且各方向热导率均得到了提升。通过对比复合前后赤藓糖醇与碳纳米管的声子振动态密度发现,由于两者间的相互作用,碳纳米管的声子振动受到抑制,而赤藓糖醇中声子热输运得到激发,从而提高了热导率。      

石蜡/二氧化硅复合相变材料的制备及其性能

以石蜡为相变芯材,以正硅酸乙酯为硅源,在酸性条件下通过溶胶-凝胶法制备出石蜡/二氧化硅复合相变材料.应用傅里叶红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、差示扫描量热法、热重法等手段对所制备复合相变材料的形貌、成分、热性能等进行了表征.实验结果表明,所制备的石蜡/二氧化硅复合相变材料的形貌是直径约为2μm的核/壳结构微球.当核/壳质量比为2∶1时,石蜡包覆率为66.3%,熔点为54.2℃,熔化焓为133.8 J·g-1,凝固点为49.5℃,凝固焓为127.5 J·g-1.与传统的有机高分子壳层材料相比,无机二氧化硅壳层材料具有更好的热导率,提升了复合相变材料的导热性能,且其不易燃烧,无腐蚀性,更加安全环保,有效拓展了相变材料在建筑保温和智能保温纺织物等领域的实际应用.      

介孔二氧化硅基复合相变材料研究进展

相变储能技术的发展对于促进新能源开发和提高能源利用效率具有非常重要的意义。相变材料由于具有高储能密度和小体积变化等优势引起了人们的广泛关注。然而，相变材料在固–液相转变过程中易发生液体泄漏而限制了其应用。因此，人们选择用多孔支撑材料来解决相变材料的泄露问题。介孔二氧化硅材料由于具有良好的物理化学稳定性、生物相容性、阻燃性能、低毒性、耐腐蚀性、尺寸可控、表面形貌可调和高比表面积等优点，其作为载体材料能综合提高相变复合物的各方面性能并拓宽相变储能材料的应用空间。对近年来国内外关于介孔二氧化硅载体的孔尺寸、孔结构和孔表面性质对相变材料结晶行为的影响等方面进行了综合分析，并对今后提高介孔二氧化硅相变材料储能效率的研究方法的前景做了展望。      

有机蒙脱石基复合相变材料的制备及研究

以有机蒙脱石为载体材料,聚乙二醇/硬脂酸为相变材料,采用液相插层法制备出了聚乙二醇/有机蒙脱石以及硬脂酸/有机蒙脱石复合相变材料.采用DSC对复合相变材料的热性能进行了研究.结果表明：复合相变材料中相变材料的适宜质量分数为50%;相同含量的情况下,聚乙二醇/有机蒙脱石的相变潜热比硬脂酸/有机蒙脱石的相变潜热小;硬脂酸质量分数为50%的复合相变材料的相变温度为54.56℃,相变潜热为79.8 J/g,经100次热循环后仍具有良好的热稳定性.     

一种高性能复合相变材料及其制备方法

<正>专利申请号:2016112364370公布号:CN 108251063A申请日:2016.12.28公开日:2018.07.06申请人:北京有色金属研究总院本发明公开了一种高性能复合相变材料,属于复合材料技术领域。该材料包括高相变潜热液态合金和改性碳纳米管海绵骨架;高相变潜热液态合金填充在改性碳纳米管海绵骨架中。高性能复合相变材料包括熔点在20?130°C可调的高相变潜热液态合金和具有高热导率的碳纳米管海绵骨架材料;     

高性能细晶钨基复合材料制备关键技术及开发应用

钨基复合材料具有密度高、熔点高、强度高、热膨胀系数小、热导率高、抗辐射能力强、耐腐蚀性强等优点,在电子信息、机械加工、航天航空、国防军工和核工业等领域可广泛用作穿破甲材料、电子封装材料、电极材料以及核辐射屏蔽材料等。采用传统方法制备的钨基复合材料由于晶粒粗大、组织均匀性差、性能低或致密度低等缺陷,已经难以满足尖端技术领域的发展需要。采用纳米复合技术制备的细晶钨基复合材料具有致密度高、组织细小且均匀、性能好等优点,成为钨基复合材料发展的重要方向。概述了高性能细晶钨基复合材料的制备关键技术与开发应用,并对高性能细晶钨基复合材料的应用前景作出了展望。     

中低温相变储能技术研究与应用现状

相变储能技术作为解决能源供应时间与空间矛盾的有效手段,是提高能源回收和利用率的重要途径之一,在太阳能热利用、工业余热回收、建筑节能等领域具有广泛的应用前景。从相变材料的选取和相变储能装置2个方面对中低温相变储能技术的研究进行了综述,总结了中低温相变材料在当前应用中存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。     

太阳能系统的蓄热技术综述

蓄热、蓄能是发展太阳能系统的关键技术问题。针对太阳能具有的稀薄性、间歇性和不可靠性,介绍了短期蓄热、季节性蓄热、显热蓄热、化学反应蓄热、相变蓄热等几种太阳能蓄热技术,分析了国内外对蓄热技术的研究现状。分析认为,相变材料的导热率和相变蓄热技术的应用成本是未来相关研究的主要方向。     

茄子衍生多孔碳负载聚乙二醇相变复合材料

以茄子为原材料,通过水热处理–后续热解法及直接热解法分别制备出两种不同的茄子衍生多孔碳材料（HBPC和BPC）。以茄子衍生多孔碳材料为载体,采用真空浸渍法负载相变芯材聚乙二醇（PEG2000）,制备出聚乙二醇/茄子衍生多孔碳材料复合相变材料。通过扫描电镜、拉曼光谱、压汞法、傅里叶变换红外光谱分析、X射线衍射仪、热重分析仪和差示扫描量热仪对其进行结构表征及性能测试。结果表明,通过直接热解法制得的茄子衍生多孔碳材料为载体的聚乙二醇/茄子衍生多孔碳材料复合相变材料具有更好的相变储热效果,负载聚乙二醇的质量分数高达90.60%,熔融潜热为133.98 J·g?1,达到了较好的定形相变效果及良好的循环稳定性。      

羟基磷灰石气凝胶复合相变材料的制备及其性能

以相变材料为核心的潜热储存技术,对加快新能源开发和提高能源利用率起着关键性作用。以油酸钙为前驱体,通过水热法合成了具有自支撑网络结构的羟基磷灰石（HAP）气凝胶,并采用浸渍法制备出自支撑羟基磷灰石复合相变材料。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射、热重法、差示扫描量热法等手段对所制备复合相变材料的形貌、稳定性、热性能等进行了表征及测试。实验结果表明,负载石蜡或十八醇的羟基磷灰石气凝胶复合相变材料均具有良好的热性能,质量分数60%石蜡@HAP气凝胶复合相变材料的熔融焓和凝固焓测量值分别为85.10和85.30 J·g?1,结晶度为81.50%;质量分数60%十八醇@HAP气凝胶复合相变材料的熔融焓和凝固焓测量值为113.78和112.25 J·g?1,结晶度为86.20%,且具有很好的热稳定性和化学稳定性。此外,羟基磷灰石气凝胶载体材料阻燃性好,无腐蚀且安全环保,有效拓展了相变材料在智能保温纺织物和建筑材料等领域的实际应用。      

泡沫铝材料的研究与应用

泡沫金属具有实体金属不具备的热、声、轻质、能量吸收等优异性能,成为一种新型结构功能材料.被誉为"金属明星"的多孔泡沫铝材料是目前研究最为热门、最具应用潜力的泡沫金属,具有密度小、耐高温、抗腐蚀、不易燃、耐候性好、导热率低、电磁屏蔽强、吸能降噪等优异性能,被广泛应用在汽车工业、航空航天、建筑工业等工程领域.本文综述了泡沫...     

高温相变储能微胶囊研究进展

相变材料的微胶囊化能解决相变材料在相变过程中的熔融渗出问题,提高相变材料的环境适应性、拓展其应用。本文主要对300 ℃以上的高温相变微胶囊材料的制备及其应用进行阐述,主要论述了相变材料的分类,微胶囊的合成方法,以及高温微胶囊的研究现状。且通过研究表明,具有高熔点、高焓值的氟化物微胶囊是一种非常有应用前景的相变材料。      

蓄热室新型蓄热体的研究进展

综述了蓄热室蓄热体的基本性质要求，总结了三种典型的新型陶瓷蓄热体的热工性能参数，给出了选择合适蓄热体的一些建议，详细介绍了无机盐／陶瓷基复合蓄热体的特点、选材原则和制备工艺，并探讨了它用于蓄热室的可行性和节能意义。     

泡沫铝及其复合材料的研究进展

泡沫金属是一种由金属基体和气孔组成的新型结构功能材料，相对于实体金属材料，泡沫金属材料以牺牲了强度等力学性能为代价，获得了诸如热、声、能量吸收、轻质等优越性能，成为一种新型结构功能材料。泡沫铝是一种在铝基体中形成很多气孔的轻质多孔金属材料，同时兼有金属和气泡特征，它密度小、耐高温、防火性能强、抗腐蚀、隔音降噪、导热率低、电磁屏蔽性高、耐候性强、有过滤能力、渗透性好，具有良好的阻尼特性和电磁屏蔽能力，广泛应用在冶金、化工、航空航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域。对泡沫铝制备方法和物理性能的研究有利于提高其性能、扩大其应用领域，本文概述了泡沫铝的制备方法、物理性能及增强泡沫铝基复合材料的研究进展。