两种石墨烯修饰的复合热界面材料的制备及热性能的研究

采用化学氧化还原法制备的石墨烯和化学气相沉积法制备的三维网状石墨烯共同作为导热填料改性环氧树脂,研究导热填料质量分数的变化对环氧树脂热导率的影响,并进一步测定复合热界面材料的热导率在高温下的稳定性。结果表明:当石墨烯-三维网状石墨烯的质量分数为0.2(石墨烯和三维网状石墨烯的比例为1∶9)时,可使环氧树脂的热导率提高2 400%;三维网状石墨烯的三维网状结构和石墨烯的表面官能团对复合热界面材料的热性能具有显著地影响;三维网状石墨烯为声子提供了快速传输通道,而石墨烯的表面官能团能促进环氧树脂与石墨烯之间形成良好的接触,降低界面热阻,在石墨烯和三维网状石墨烯的协同作用下可提高热界面材料的热导率。此外,可以通过优化导热填料的尺寸,提高复合热界面材料热导率的稳定性。     

两种石墨烯修饰的复合热界面材料的制备及热性能研究

采用化学氧化还原法制备的石墨烯和化学气相沉积法制备的三维网状石墨烯共同作为导热填料改性环氧树脂,研究导热填料质量分数的变化对环氧树脂热导率的影响,并进一步测定复合热界面材料的热导率在高温下的稳定性。结果表明:当石墨烯-三维网状石墨烯的质量分数为0.2(石墨烯和三维网状石墨烯的比例为1∶9)时,可使环氧树脂的热导率提高2 400%;三维网状石墨烯的三维网状结构和石墨烯的表面官能团对复合热界面材料的热性能具有显著地影响;三维网状石墨烯为声子提供了快速传输通道,而石墨烯的表面官能团能促进环氧树脂与石墨烯之间形成良好的接触,降低界面热阻,在石墨烯和三维网状石墨烯的协同作用下可提高热界面材料的热导率。此外,可以通过优化导热填料的尺寸,提高复合热界面材料热导率的稳定性。     

纳米粒子和PVA纤维增强水泥基复合材料抗碳化性能研究

为研究纳米粒子掺量和种类、PVA纤维掺量对水泥基复合材料抗碳化性能的影响,通过碳化试验测得各组水泥基复合材料碳化试件的碳化深度。纳米粒子的质量掺量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%,纳米粒子种类为纳米SiO_2和纳米CaCO_3,PVA纤维的体积掺量分别为0.3%、0.6%、0.9%、1.2%。研究结果表明,纳米SiO_2可以显著提高PVA纤维增强水泥基复合材料抗碳化性能,且在纳米SiO_2掺量低于2.5%时,抗碳化性能随着纳米SiO_2掺量的增加不断增强;PVA纤维可明显提高纳米水泥基复合材料的抗碳化性能,当纤维体积掺量不大于1.2%时,纤维体积掺量较大的纳米水泥基复合材料具有较高的抗碳化性能;纳米CaCO_3与纳米SiO_2均能提高水泥基复合材料的抗碳化性能,纳米SiO_2的提高效果略优于纳米CaCO_3。研究结果为纳米粒子和PVA纤维在水泥基复合材料中的应用提供指导。     

棕榈酸-十六醇/膨胀珍珠岩复合相变材料的性能研究

以棕榈酸-十六醇低共熔物为相变材料,膨胀珍珠岩为基体,采用真空浸渗的方法,制备出棕榈酸-十六醇/膨胀珍珠岩复合相变储热材料。采用ESEM、FTIR、DSC、熔化凝固过程分析对该复合材料进行了结构和性能研究。结果表明:棕榈酸-十六醇被有效地包封在膨胀珍珠岩内,与膨胀珍珠岩基体的化学相容性良好;该复合材料具有较高的相变潜热和较好的热稳定性,并且通过在复合材料中添加10%(质量分数)石墨,改善了材料的导热性能。     

（相变）复合材料瞬态导热性能的简化计算方法

一般情况下复合材料不存在有效导温系,其瞬态热性能需藉三维非稳态传热模型分析。如掺温材料中涉及相变材料,由于其等效比热容与温度强烈相关,使得描述复合材料瞬态传热性能的热扩散方程呈现很强的非线性,更增加了求解的难度。该文探讨了利用等效一维均质上变材料模型分析（相变）复合材料瞬态传热特性的可行性,结合算例,分析了该方法的适用范围。结果表明,当掺混材料的相对尺寸不太大时,（相变）复合材料可当作均质（相变）材料,其瞬态传热性能可藉等效热物性计算。对于许多实际问题,上述方法可简化分析,节省计算量。     

纳米Fe2O3/硬脂酸/十八醇纳米复合相变蓄热材料的性能研究

针对有机相变材料热导率低的问题,将高热导率的纳米Fe₂O₃添加到硬脂酸/十八醇二元有机复合蓄热相变材料中,制备纳米复合蓄热相变材料。从分散剂的种类、分散剂与纳米材料的添加量以及超声时间4个方面研究其对纳米复合相变蓄热材料的稳定性及热物性的影响。结果表明,阴离子表面活性剂的分散效果优于阳离子和非离子表面活性剂。复合相变材料中添加质量分数为0.8%,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和质量分数为0.4%Fe₂O₃的体系,超声时间为80 min时,纳米Fe₂O₃在相变材料中的分散效果最好。添加纳米Fe₂O₃后复合蓄热相变材料的相变潜热及相变温度有所下降,热导率提高34.9%。300次热循环复合相变材料的相变温度波动区间不超过0.41℃,相变潜热波动区间不超过4.0%,热稳定性良好。     

Influence of 2-D nanofillers on the thermal conductivity of composite PCMs

为了探究两种不同二维纳米填料对复合相变材料导热系数的影响,分别制备了以石墨烯纳米片和六方氮化硼纳米片为填料的石蜡基复合相变材料.采用瞬态平面热源法在20 ℃时测量了不同添加量下复合相变材料的导热系数.结果显示,石蜡基复合相变材料的导热系数随纳米填料添加量近似线性增长;六方氮化硼纳米片对复合相变材料导热系数的提升远低于石墨烯纳米片.此外,利用基于有效介质模型的预测公式与试验值进行了比较,计算发现形状,大小和导热系数相近的两种纳米材料,六方氮化硼纳米片的界面热阻却高出石墨烯纳米片两个数量级,是后者具有更显著强化效果的原因之一.     

石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料制备及调温调湿性能研究

采用细乳液界面聚合法制备双壳微纳米相变胶囊。以建筑石膏作为基体材料,将双壳微纳米相变胶囊掺入石膏基体材料中,制备石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。对其进行吸放湿试验测试分析、储放热试验测试分析和耐久性测试分析。利用电子扫描显微镜和差示扫描量热仪研究其表观形貌、热性能。结果表明:双壳微纳米相变胶囊已经达到微纳米共存的效果,可以有效填充在石膏基材料的细小孔隙中。当双壳微纳米相变胶囊掺量为30%时,石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料具有显著的吸放湿效果和储放热效果。石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料具有良好的耐久性。     

陶瓷-熔融盐复合相变储能材料（英文）CSCD

研究了石墨材料包括纳米石墨对基于硝酸盐陶瓷复合相变储热材料性能的影响。其目的在于制备一种可用于集中式太阳能热发电(CSP)和工业废热回收(IWH)等应用的新型高温复合相变材料,并且使用导热增强物质(TCE)提升相变材料的导热性能。复合相变储热材料主要由硝酸钠(NaNO_3)相变材料,氧化镁(MgO)陶瓷基体,以及不同种类、不同比例的石墨导热增强剂组成。通过对复合材料的形态及热物理性质测定表明:不同种类的石墨导热增强剂对复合材料的导热性能影响不同,复合材料的储热密度随复合材料中相变材料比例的增加而增加。所得基于硝酸盐的陶瓷复合材料均可在500℃保持良好的热稳定性,因此其潜在应用包括工业废热回收及集中式太阳能热发电系统(CSP)等。     

用于太阳能地板辐射采暖的相变储能复合材料

以软脂酸和肉豆蔻酸为原料制备出二元相变储能复合材料,利用差示扫描量热法研究软脂酸、肉豆蔻酸及二元相变储能复合材料的热性能;用高低温(交变湿热)实验箱对二元相变储能复合材料进行热稳定性研究。结果表明:制备的软脂酸/肉豆蔻酸二元相变储能材料相变潜热为186.6 J/g,熔点为50.6℃,凝固点为43.8℃,该材料适于作为太阳能地板辐射采暖系统的储能材料。经过410次反复加热和冷却实验后,其熔点和相变潜热变化不大,具有较好的热稳定性,腐蚀实验表明其对金属的腐蚀性小。     

PVA纤维对纳米水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响

为研究PVA纤维掺量对掺纳米SiO_2水泥基复合材料抗拉性能的影响,通过单轴拉伸试验测得了试件的极限拉伸应变和极限拉伸应力,并得到了试件应力—应变关系曲线。纳米SiO_2的质量掺量为2%,PVA纤维采用五种体积掺量(0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%)。结果表明,PVA纤维的掺加增大了纳米水泥基复合材料单轴拉伸试件的极限拉应变和极限拉应力。当PVA纤维体积掺量不大于1.5%时,随PVA纤维掺量的增大,试件极限拉应变逐渐增大,极限拉应力先增大后减小。当PVA纤维体积掺量分别为1.5%、1.2%时,试件极限拉应变和极限拉应力分别达到最大值;PVA纤维水泥基复合材料中掺加2%纳米SiO_2后,整体上提高了试件的极限拉应力,但试件极限拉应变变化不明显,纳米SiO_2使PVA纤维增强水泥基复合材料的抗拉伸性能得到了进一步提高。研究成果可为工程应用提供指导。     

石墨烯纳米制冷剂核态池沸腾换热的实验研究

为分析单层石墨烯纳米片对核态池沸腾换热的影响机理,对基液为R141b、分散相为单层石墨烯纳米片的纳米制冷剂的核态池沸腾换热特征进行了测定,采用Hot Disk热物性分析仪和铂金板法分别测定了石墨烯纳米制冷剂的热导率和表面张力,采用接触角测量仪和扫描电子显微镜（SEM）观测了沸腾后加热表面的润湿性和形貌特征。实验中,单层石墨烯纳米片的质量百分含量（ω）为0.02%~0.50%,实验压力为一个标准大气压,热流密度为20~200 kW/m2。实验结果表明：单层石墨烯纳米片的加入,使制冷剂R141b的核态池沸腾换热得到强化;当ω=0.2%时,换热系数提高比例出现峰值,为57.7%。伴随ω的增加,石墨烯纳米制冷剂的热导率增大、表面张力减小,沸腾表面润湿性增强且微腔数先增后减,综合作用的结果导致存在一个最佳的单层石墨烯纳米片浓度（即ω=0.2%）使换热系数最高。     

Fabrication of three-dimensional structured graphene for supercapacitors

以氧化石墨为原料,采用电化学还原和超声剥离法制备了三维网状石墨烯,电化学法是在交变场中用方波实现的,最终制得的石墨烯具有明确的三维连通多孔网络结构,孔的大小在亚微米至数微米之间,孔壁由非常薄的石墨烯片堆积而成.用该材料做超级电容器电极材料,用循环伏安法,恒流充放电,交流阻抗法测试电极的电容性能,当扫描速率为10 mV/s时,电容器比电容为140 F/g,等效电阻小于1 Ω,三维网状石墨烯具有性能稳定,充放电效率高,循环性能好,适合于大电流充放电等优良性能.     

基于模板法制备氧化铝纤维及其石蜡复合相变材料热性能

石蜡是一种高储热密度的有机相变材料,但是热导率低和易泄漏的缺点限制其进一步发展.为提高石蜡的导热和防泄漏性能,本研究以天然纤维为模板制备了具有高导热性的纤维状氧化铝导热填料,通过真空浸渍混合法制备了氧化铝纤维/石蜡复合相变材料,并对其形貌、热导率、相变循环稳定性、防泄漏性能以及热响应性能进行测试.结果表明,随着填料含量...     

赤藓糖醇基相变复合纤维制备及热性能CSCD

开发了相变温度为98.63℃的赤藓糖醇/硫脲共晶混合物,采用静电纺丝法制备赤藓糖醇、赤藓糖醇/硫脲和赤藓糖醇/木糖醇与聚乙烯醇的相变复合纤维,研究了石墨烯作为导热增强材料对复合材料形貌及热性能的影响。研究结果显示,复合材料各物质之间是物理结合,为表面光滑的圆柱状,直径为0.95~1.12μm,并随石墨烯含量的增加而减小。3种复合材料相变焓分别为241.6 J/g、191.4 J/g和192.7 J/g。10次热循环后复合纤维仍能保持良好的形貌,焓值损失率分别为1.2%、0.5%和0.5%;添加10%(质量分数)石墨烯后导热系数分别提高了258%、312%和260%。研究结果表明,赤藓糖醇及其共晶相变复合材料不仅具有很好的化学和形貌稳定性,还表现出优异的热性能,在120~80℃储能领域中有着巨大的应用前景。     

石墨/十四酸复合相变材料的热性能研究

利用超声解离的方法以膨胀石墨(EG)制得微米级片层石墨(MSGF),将MSGF添加到十四酸(MA)基体中,制备出MSGF质量分数分别为0.1%、0.5%、1.0%和2.0%的石墨/十四酸复合相变材料,采用实验的手段对该复合材料的热性能进行表征。结果表明:该复合材料的导热系数较纯MA有明显提高,随着MSGF质量分数的增加,固态体系的导热系数增加得越快,液态体系的增加则基本呈线性趋势;相变潜热随MSGF含量增加逐渐降低,但相变温度变化不大,熔化时的相变温度略高于凝固时的温度;储(放)热时间与纯MA相比明显减少。     

增强石蜡相变材料传热性能的实验研究

添加高导热颗粒和增大换热面积是当前增强石蜡相变材料传热性能的主要研究方向。以此为基础搭建试验台结合数据采集系统对石蜡在圆管外的熔化凝固过程进行了实验测试,并对各测点的温度变化趋势进行分析,研究了添加不同纳米颗粒和加入金属肋片对换热过程的影响。结果表明:在石蜡溶液中添加纳米颗粒能够起到减小过冷度的效果同时有效增强相变材料的传热性能,添加纳米氧化铜颗粒的传热性能增强效果要优于添加氧化锌颗粒和二氧化硅颗粒;在储热系统中加入肋片能够显著提高相变储能系统的热性能,强化换热过程。     

肉豆蔻酸/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

以肉豆蔻酸(MA)为相变材料,膨胀石墨(EG)为基体,通过膨胀石墨对肉豆蔻酸的吸附作用制备一系列肉豆蔻酸/膨胀石墨(MA/EG)复合相变材料,发现肉豆蔻酸与膨胀石墨的最佳质量比为15∶1。通过SEM、DSC和蓄/放热实验对复合相变材料的微观结构和热性能进行分析表征。研究结果表明,MA均匀分布于EG的网状多孔结构中。MA/EG复合相变材料的相变温度和相变潜热分别为53.19℃和191.75 J/g,且与MA相比变化不大。蓄/放热实验结果表明,MA/EG单元蓄热时间比MA单元缩短了32.25%,放热时间比MA单元缩短了49.07%,MA/EG相变单元的蓄/放热速率较MA有很大提高。     

Thermal conductivity of metal-phase change materials--A review

基于相变储热材料存在导热系数低的问题,研究者利用金属导热系数高的特点,与相变储热材料复合,通过理论分析,数值模拟,实验研究三方面来研究复合相变材料导热性的变化,金属与相变储热材料复合后,显著提高了相变储热材料的热导率,但同时对储热装置的储热能力以及自然对流等性能又具有一定的抑制作用.文章综述了近年来国内外学者对金属复合相变储热材料导热性的研究进展,分析了多孔泡沫金属,金属颗粒,纳米颗粒,金属矩阵等几种主要强化方法,并探讨了今后相关方面的研究重点,提出泡沫金属和纳米颗粒对相变储热材料热导率强化的优点,同时应加强这两方面的理论研究,开拓其在市场上的应用.     

MWCNTs-水合盐复合相变材料的蓄热性能研究

研究CH₃COONa·3H₂O(SAT)/Na₂HPO₄·12H₂O(DSP)共晶盐的相变过程，分析亲水碳纳米管(HCNTs)对共晶盐热性能的优化效果。结果表明：SAT/DSP质量比为9∶1时共晶盐循环稳定性最好，且过冷度仅为2.5℃；随着HCNTs掺量提高，复合材料的热导率呈线性增长趋势，最高达到1.29 W/(m·K)，较未加HCNTs时提升了182.89%，蓄热密度呈线性下降趋势，最多降低了5.59%。最后对各组HCNTs/SAT/DSP复合相变材料(CPCM)进行200次固-液循环，结果表明各组材料的循环稳定性良好，具备实际应用价值。