石蜡基高热导率相变储能材料的制备

针对相变蓄能材料的相变点调节和热导率增强的问题,通过熔融混合法制备了一种低相变温度、高潜热的C14～C18石蜡基共熔相变材料,通过DSC和塔曼图对C14～C18混合物进行了分析,确定了共熔物的组成为84.4 wt%C14～15.6 wt%C18,熔点和相变焓分别为1.0℃和205 kJ/kg。基于C14～C18石蜡共熔物作为相变储能材料,以5种不同压缩密度的膨胀石墨作为吸附基质,制备了C14～C18/EG复合材料。通过SEM、FT-IR、XRD表征了微观结构和形貌,通过DSC和HOT-DISK热常数分析仪测试了储能性能和导热性能,并探讨了不同压缩密度的膨胀石墨与复合材料的相变焓以及热导率的关系。实验结果表明：在实验条件范围内,相变焓与压缩密度成正比,热导率与压缩密度成反比;在100次吸放热试验后,样品形貌和热性质未发生变化,复合材料具有良好的循环稳定性和热稳定性。复合相变储能材料在低温储存领域具有应用潜力。     

中间相沥青基石墨纤维热导率与结构关系研究

探讨了中间相沥青基石墨纤维(MPGF)结构对热导率的影响规律。研究结果表明,所得MPGF的截面结构全为大角度开裂放射状,开裂角度为148.2°～159.7°;开裂放射状MPGF具有优异的导热性能,MPGF的单丝热导率为382～683 W·m~(-1)·K~(-1),基本随纤维当量直径的增大而增大;XRD研究表明,纤维石墨微晶尺寸的增大有利于MPGF热导率的提高。     

PE-LD/石蜡复合相变储能材料的制备及性能研究

以固体石蜡、低密度聚乙烯(PE-LD)为原料,乙烯基三乙氧基硅烷改性的膨胀石墨/硅藻土为填料,过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂,制备复合相变储能材料。研究了石蜡含量及改性后硅藻土/膨胀石墨用量对复合材料热稳定性及导热性的影响,探讨了DCP含量对复合相变材料微观结构、力学性能的影响。结果表明,当石蜡含量为60%(质量分数,下同)时,热稳定性良好,相变潜热和相变温度更合适;膨胀石墨及硅藻土的加入对复合相变材料热稳定性均有提升,且无机填料含量为4.6%时达到最大值,膨胀石墨对复合材料热稳定性改良效果强于硅藻土;膨胀石墨的加入对复合相变材料导热性能有所提升,当膨胀石墨含量为4.6%时,热导率为对比样的384.38%;DCP的加入使复合相变材料的力学性能有所增强,且含量在3%时综合性能良好。     

PEG-EG固-固相变材料的制备和性能研究

针对固-液相变材料易泄漏和热导率较低的问题,提出了聚乙二醇(PEG)固-固相变的复合材料。复合材料由不同比例、热导率较大的膨胀石墨(EG)骨架与PEG化学枝接得到。研究结果表明,EG质量分数为10%时,复合相变材料仍存在泄漏现象,而EG质量分数为20%、30%时不再有泄漏现象,复合材料表现为固-固相变。另外,复合材料的热导率随EG含量的增加而增大,其中EG质量分数为30%时,复合材料的热导率最高,为8.031 W·m^-1·K^-1,是纯相变材料热导率(0.289 W·m^-1·K^-1)的27.79倍。经历50次循环后,所有复合相变材料的相变温度和相变焓均未有明显变化,证明其具有良好的热稳定性。考虑综合性能,EG的质量分数为20%时,复合相变材料性能最佳,定形效果良好,相变焓(138.30 J·g^-1)和结晶度(88.6%)较高,热导率也可以达到6.870 W·m^-1·K^-1。     

铁尾矿与采剥废石基多孔陶瓷复合相变储能材料的制备与表征

将铁尾矿与采剥废石制成的多孔陶瓷作为相变储能材料基体，同时将熔融石蜡、石墨、石墨烯混合搅拌30 min作为相变材料，最后采用熔融真空压注法将相变材料注入相变储能材料基体得到一种铁尾矿与采剥废石基多孔陶瓷复合相变储能材料(IT-WR@SCY/PCMs)。通过抗压、耐酸碱性和热导率测试及热循环试验等对IT-WR@SCY/PCMs的力学和物理化学性质进行了研究，并采用扫描电子显微镜(SEM)、差热-热重分析仪(DSC-TG)等对IT-WR@SCY/PCMs的微观结构进行了表征，结果表明：5种配比下IT-WR@SCY/PCMs的平均抗压强度为14.73 MPa;在微沸酸碱溶液中浸泡2.5 h的平均质量损失率分别为5.9%和2.4%;相较于石蜡，添加20%石墨和20%石墨烯的复合相变储能材料(IT-WR@SCY/GPCPCMs20和IT-WR@SCY/GCPCMs20)的导热率分别提高了120.83%、266.67%,为0.53、0.88 W/(m·K),相变潜热分别损失了44.50%、27.09%,为126.22、165.92 J/g;经100次熔化-凝固热循环后，IT-WR@SCY/PCMs...     

原位聚合制备微胶囊相变材料及性能评价

研究了原位制备聚苯乙烯(PS)包覆石蜡微胶囊相变材料(MicroPCM)的方法,讨论了搅拌速率、石蜡和苯乙烯质量比对相变材料的潜热和粒径大小的影响。结果表明,在保证微球的形成条件下,所得储能材料包覆率可以达到67%,相变潜热达到114.76J/g;首次在聚合过程中加入的热塑性弹性体苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS),不仅能有效地增加PS和石蜡的相容性,而且有效地降低了高温下MicroPCM中石蜡泄漏。     

TiC增强膨胀石墨/铜复合材料导热性研究

将压缩膨胀石墨(CEG)在高温下通入四氯化钛(TiCl4),得到了生长在石墨片边缘的碳化钛(TiC),利用TiC改性的CEG与铜通过液相浸渍后热压的方法制备膨胀石墨/铜复合材料,研究TiC对CEG自身热导率的影响及其加入前后复合材料的微观形貌和热导率的变化情况。结果表明,适量TiC在石墨片层之间的连接作用能有效改善压缩膨胀石墨的导热网络,提高其热导率。膨胀石墨/铜复合材料热导率随着界面TiC量的增加而先升高后降低,原因在于TiC与铜之间的界面相容性比CEG与铜的好,然而当TiC含量进一步升高,其自身热导率低产生了更大的界面热阻导致复合材料的热导率下降。因此适量的TiC能有效改善膨胀石墨导热网络,且有利于改善膨胀石墨和铜的界面相容性,从而提高复合材料的热导率。     

离子交联石墨烯相变复合材料的研究

在氧化石墨烯和膨胀石墨中掺入不同价态的金属离子,通过水热法制备了混杂三维网状石墨烯。并以石蜡为相变材料,通过浸渍法得到了石墨烯相变复合材料。对其进行扫描电镜、红外光谱仪和示差扫描量热仪等测试表征。结果表明,3种金属离子都可明显提高复合相变材料的导热性能。此外,与另外两种离子相比,二价Mg~(2+)的效果最为优异。在掺入Mg~(2+)的混杂三维网状石墨烯的微观结构发现了其明显的交联现象,显著提高相变材料热导率。     

PEG/SiO_2-Ni复合定形相变材料的制备与性能研究

为提高相变储能材料的热导率和稳定性,以聚乙二醇(PEG)、SiO_2和泡沫镍为原料,基于溶胶-凝胶和真空浸渍法制备了一种新型热导率增强的定形复合相变材料PEG/SiO_2-Ni,并对其性能进行表征。结果表明,镍泡沫的引入使复合相变材料的热导率达到0. 57 W/(m·K),与PEG/SiO_2相比,热导率提高了96. 6%,其储热所用时间也相对减少了63. 4%,有效提高了PEG/SiO_2-Ni相变材料强度和储/放热速率。同时,PEG/SiO_2-Ni相变材料还具有良好的定形相变效果、结构稳定性和较高的相变潜热。     

石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能

以石蜡为相变材料,利用膨胀石墨多孔网络结构,通过物理吸附法制备出石蜡/膨胀石墨复合相变材料,并通过模压法制成定形相变材料板块。采用差示扫描量热分析仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)和Hot Disk 热常数分析仪等对复合相变材料进行了结构和性能的表征与测量,建立了冷/热循环实验系统以分析材料的蓄/放热性能等。结果表明:石蜡质量分数为80%的定形相变材料相变温度为27.27℃,相变焓为156.6 kJ·kg^-1。制备的定形相变材料具有相变过程形状稳定、热导率高、储热密度大等特点,并具有良好的稳定性和较长的使用寿命。     

石蜡/LDPE/OMMT/石墨复合相变储能材料的制备及性能

以石蜡为相变材料,低密度聚乙烯(LDPE)为支撑材料,有机蒙脱土(OMMT)为载体材料,石墨为填料,采用加热共熔法制备石蜡/LDPE/OMMT/石墨复合相变储能材料。采用扫描显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、广角X射线衍射仪(WAXD)、导热系数测定仪等对复合相变材料进行结构表征与性能测试。结果表明:当石蜡质量分数为50%,OMMT质量分数为15%,石墨质量分数为4%时,石蜡包覆良好,相变温度为57.45℃,相变潜热为92.95 J/g。该复合相变材料结构稳定、密封性能优异、热稳定性好和导热率高,应用前景广阔。     

十二醇-癸酸-纳米粒子复合相变材料传热性能

针对有机相变材料热导率低的共性,以质量比为58.47:41.53的脂肪烃类低共熔有机物十二醇(DA)-癸酸(CA)为基液,添加纳米粒子MWNT、Cu、Al_2O_3及分散剂SDBS制备出纳米复合相变材料,从纳米粒子种类、添加浓度及超声时间方面研究其对复合有机相变材料热物性的影响。实验发现MWNT、Cu、Al_2O_3的添加都可以不同程度上提高DA-CA的热导率。当超声时间为50 min、纳米粒子浓度均为0.1 g·L~(-1)时3种纳米复合材料的热导率大小依次是:MWNTAl_2O_3Cu。最优例:超声分散时间90 min,DA-CA+MWNT(0.1 g·L~(-1))+SDBS(0.2 g·L~(-1))的热导率最大,为0.3602 W·m~(-1)·K~(-1),相较DA-CA提高了20.5%,在不影响基液热物性的基础上具有良好的热稳定性。     

膨胀石墨基定型相变材料的性能研究

采用熔融共混法制备了癸酸/膨胀石墨定型相变材料(DA/EG-PCMs)、月桂酸/膨胀石墨定型相变材料(LA/EG-PCMs)和石蜡/膨胀石墨定型相变材料(PA/EG-PCMs),利用接触角测量仪、FT-IR、DSC、TG-DSC和热渗出实验分别对三种膨胀石墨基定型相变材料的亲疏水性、特征基团、热性能、热稳定性和耐久性进行表征。结果表明:膨胀石墨能很好的将癸酸、月桂酸和石蜡吸附住,三种相变材料与膨胀石墨之间仅存在物理结合作用。DA/EG-PCMs和LA/EG-PCMs都表现出亲水的特性,PA/EG-PCMs疏水。在膨胀石墨的高导热网络结构包覆下,三种膨胀石墨基定型相变材料相变温度提前,耐久性提高,DA/EG-PCMs与LA/EG-PCMs的热稳定降低,PA/EG-PCMs热稳定提高。     

三元复合石蜡/玻化微珠相变储能砂浆的制备

本文选用三元复合石蜡作为相变原材料,玻化微珠作为吸附载体,EVA乳液和苯丙乳液作为封装材料,根据石蜡渗漏率测试选择合适的封装材料制备出相变储能砂浆.结果表明:根据温度-时间曲线和DSC分析确定复合石蜡最佳配比为3#石蜡∶C14∶固体石蜡=1∶2∶7.玻化微珠真空吸附30 min石蜡量达到502.2％.选择苯丙乳液作为封装材料,可有效解决石蜡渗漏问题,石蜡/玻化微珠定型相变材料经恒温加热30 min最小渗漏率仅为4.42％.所制备的石蜡/玻化微珠相变储能砂浆相变温度区间为22～26q℃,抗压强度为5.35 MPa,导热系数为0.3372W/m·K,比热容约为普通砂浆的2倍,能够显著提高砂浆的保温性能.     

石蜡与石蜡/膨胀石墨熔化性能的实验研究

为改善相变储能过程中石蜡(PA)的熔化性能,向PA中添加少量膨胀石墨(EG)制备了4种配比的石蜡/膨胀石墨复合相变材料(PA-EG)。通过热物性分析筛选出合适配比的PA-EG,并对其和PA在水平管壳式相变储能单元中的熔化过程进行了实验研究。根据相变材料的温度场变化以及加权法计算得到的熔化分数变化,对比分析了添加EG前后PA的熔化性能,并探究了加热温度对相变材料熔化性能的影响。结果表明,PA-EG3的热导率比PA高了7倍,且两者的相变温度和潜热相差不大。PA-EG3熔化过程中的自然对流效应弱于PA,但是较高的热导率能够显著改善相变储能单元中下部的熔化,使得其整体熔化速度快于PA。当加热温度为80℃时,PA-EG3的熔化过程比PA缩短了78.16%。此外,降低加热温度会使PA和PA-EG3的完全熔化时间都显著增加,但相同条件下PA-EG3的增加幅度更小。     

膨胀石墨相变储热复合材料的制备及性能研究

利用石墨高温膨胀得到多孔高吸附性膨胀石墨,吸附石蜡相变材料,制备了膨胀石墨石蜡相变储热复合材料。采用扫描电镜、差示扫描量热分析对复合材料的结构和性能进行了表征,研究了其储热释热行为。结果表明,在900℃时保持32 s膨胀后可得到适宜的膨胀石墨,吸附适量石蜡时仍保持定型特性,石墨的添加改善了复合材料的导热性能,提高了相变...     

KNO_3-NaNO_3-Ca(NO_3)_2/膨胀石墨复合相变储热材料的研究

采用未饱和水溶液法并利用超声波的震荡与分散的原理制备了[KNO_3-NaNO_3-Ca(NO_3)_2]/膨胀石墨复合相变储热材料,对样品做了导热系数、DSC、XRD和SEM等表征分析。通过添加不同质量分数的膨胀石墨(EG),研究了添加量对复合相变储热材料热物性能的影响。结果表明,利用未饱和水溶液法并利用超声波的震荡与分散的原理制备的复合相变材料的微观结构均一、稳定,导热系数增加更为明显,30%(质量分数)EG的复合相变材料导热系数可达24.29 W/(m·K),比纯共晶盐导热系数提高了67倍;EG质量分数小于10%时,共晶盐不能完全浸透到膨胀石墨空隙中,有明显的相分离,不能形成稳定的复合相;另外,EG含量越多,复合相变材料的导热系数就越大。     

Cu含量对高温相变材料Al-Cu合金热特性的影响

高温相变材料Al-Cu合金是蓄热性能最好的太阳能储存材料之一,而Cu含量对其热特性影响的相关研究未见报道。采用差示扫描量热法(DSC)和激光脉冲法(LFA)研究了Cu含量在7.4%~51.7%范围内的Al-Cu合金相变材料的相变温度、相变潜热、比热容、热扩散系数和热导率,并结合其金相组织对热力学性能变化规律的内在机理进行了分析。结果显示,当Cu含量在7.4%~51.7%范围内时,Al-Cu合金的相变温度在524.4~645.9℃范围内;随Cu含量的增加,Al-Cu合金的质量潜热呈递减趋势,而体积潜热却呈上升趋势。Al-7.4%Cu在熔化和凝固过程具有最大的质量潜热,分别为339.6、343.5 kJ·kg~(-1)。Al-51.7%Cu在熔化和凝固过程具有最大的体积潜热,分别为1179、1143 MJ·m~(-3)。当Cu含量在7.4%~51.7%范围内时,Al-Cu合金的比热容随Cu含量的增加呈递减趋势;当温度在25~500℃范围内时,Al-Cu合金的比热容随温度升高呈递增趋势。Al-7.4%Cu的比热容在25℃时为0.85 J·g~(-1)·K~(-1),在500℃时达到最高值1.08 J·g~(-1)·K~(-1)。此外,Al-Cu合金的热导率随Cu含量的升高而降低,但即使Cu含量达到51.7%,其常温下的热导率仍然高达104 W·m~(-1)·K~(-1)。综合研究结果表明,Al-Cu合金作为高温相变材料具有在太阳能蓄热领域中应用的巨大潜力。     

离子交联石墨烯相变复合材料的研究

在氧化石墨烯和膨胀石墨中掺入不同价态的金属离子,通过水热法制备了混杂三维网状石墨烯。并以石蜡为相变材料,通过浸渍法得到了石墨烯相变复合材料。对其进行扫描电镜、红外光谱仪和示差扫描量热仪等测试表征。结果表明,3种金属离子都可明显提高复合相变材料的导热性能。此外,与另外两种离子相比,二价Mg⁽²⁺⁾的效果最为优异。在掺入Mg(2+)的效果最为优异。在掺入Mg⁽²⁺⁾的混杂三维网状石墨烯的微观结构发现了其明显的交联现象,显著提高相变材料热导率。     

导热PE-LD复合材料的制备与性能研究

采用低密度聚乙烯(PE-LD)为基体材料,石墨、Al N为导热填充材料,通过双辊混炼、模压制备了导热复合材料,并对该复合材料的导热性能、力学性能、热行为进行了分析。结果表明,随着石墨或Al N含量的增加,PE-LD/石墨复合材料和PE-LD/Al N复合材料的热导率逐渐增大;PE-LD/石墨复合材料的热导率高于PE-LD/Al N复合材料的热导率。当石墨与Al N的总质量分数为50%、石墨与Al N的质量比为4∶1时,PE-LD/石墨/Al N复合材料的拉伸强度、弯曲强度均达到最大值,分别为12.8,17.15 MPa;此时PE-LD/石墨/Al N复合材料的热导率达到最大值,为0.618 W/(m·K),略低于添加质量分数50%的石墨时的PE-LD/石墨复合材料的热导率[0.634 W/(m·K)];当石墨与Al N质量比为1∶4时,PE-LD/石墨/Al N复合材料的热导率为0.488 W/(m·K),高于只添加质量分数50%Al N的PE-LD/Al N复合材料的热导率[0.410 W/(m·K)]。当石墨和Al N总质量分数为50%时,随着Al N含量的增加,PE-LD的结晶度增大。