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。      

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.      

金属有机骨架与相变芯材相互作用的分子动力学

金属有机骨架材料（metal-organic frameworks, MOFs）由于具有规整的孔道结构,较高的孔隙率十分适合作为相变材料的载体,从而实现对相变芯材的有效封装。本文采用分子动力学方法,对Cr-MIL-101负载十八烷,十八酸,十八胺和十八醇等不同芯材而构筑的复合相变材料的结构特性进行了研究,主要包括相变芯材和金属有机骨架基材之间的相互作用,芯材在金属有机骨架材料孔道内的扩散特性以及空间分布特性等。研究表明:十八酸和金属有机骨架基体之间的相互作用最强,十八醇和十八胺次之,十八烷最弱,具体体现在相变芯材分子与金属有机骨架材料之间的相互作用能,回转半径,分子动能,自扩散系数以及热容等众多方面,此外,当芯材分子间相互作用和金属有机骨架材料与芯材之间的相互作用达到平衡时,芯材分子在孔道内处于较为自由的状态,有利于扩散的进行,进而有利于芯材的结晶。      

碳纳米管对泡沫铜/石蜡复合相变材料热性能的影响

以泡沫铜(copper foam, CF)、碳纳米管(carbon nanotubes, CNT)和石蜡为原料,分别制备CF/混合CNT/石蜡和CF/催化CNT/石蜡两种复合相变材料(phase change material, PCM),CNT与石蜡的质量比均为1:99。采用SEM和Raman光谱表征材料的形貌和品质,用激光导热测试仪和差示扫描量热仪表征复合PCM的传热性能和相变行为。结果表明,所有PCM复合情况良好,且引入2种不同形式的CNT均能提高石蜡的热导率。虽然混合CNT的品质比催化CNT更好,但与CF/混合CNT/石蜡复合材料的热导率(3.28 W/(m·K))相比,CF/催化CNT/石蜡复合材料的热导率仍达到3.94 W/(m·K)。此外,两种形式的CNT均能有效改善石蜡的相变潜热和过冷度。     

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。      

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。      

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。      

复合定形相变材料的封装及应用研究新进展

有机相变材料具有热存储密度高、自身温度和体积变化小、腐蚀性小和化学性质稳定等优点,能有效提升不可再生能源的利用率,是一种绿色节能环保材料,在新能源开发和热能储存领域起着至关重要的作用。然而,有机相变储能材料普遍存在相变过程中熔融泄漏和热导率低的问题,严重制约了相变材料的实际应用。因此,相变材料的封装定形和导热强化成为近年来的研究热点。本文针对有机相变材料普遍存在的泄漏和热导率低问题,综述了有机相变材料的封装技术和导热强化技术的基本方法及最新研究成果,并总结了复合相变储能材料的能量转换机理,浅谈了复合定形相变储能材料在建筑节能、太阳能和电子设备等领域的应用情况。最后,对未来复合定形相变储能材料发展的研究重点和方向进行了展望。      

石蜡微胶囊相变材料的制备与表征

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,制备出以石蜡为芯材、二氧化硅为壁材的相变储能微胶囊,分别采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪考察了微胶囊的微观形貌、化学结构、热性能及热稳定性。实验结果表明已成功地制备出形态完整、结构致密的微胶囊相变材料,微胶囊的储能密度为50.7 J/g,包含量为34.89%。     

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.     

改性钢渣/橡胶复合材料导热性能及耐久性研究

利用自制钢渣助磨改性剂处理热闷渣、电炉渣与风淬渣,将改性后的钢渣微粉与炭黑、橡胶基体等复合形成改性钢渣/橡胶复合材料。采用导热系数仪,测定三种改性钢渣/橡胶复合材料热氧老化1、3、5、7、9、11 d的导热系数;根据Young’s与Flory方程计算出三种改性钢渣/橡胶复合材料热氧老化前后的接触角θ与交联密度;采用热重分析仪（TGA）、场发射扫描电镜（SEM）进行热氧老化前后分析。未热氧老化时,在三种改性钢渣/橡胶复合材料中改性电炉钢渣/橡胶复合材料的导热系数最低,为0.187 W·m?1·K?1,是因为改性电炉渣粒中位径（d₅₀）最小,即3.49 μm,形成更致密的胶裹渣结构,不易形成导热通路,使其导热系数降低。热氧老化时,破坏胶裹渣结构,改性电炉渣/橡胶复合材料形成的孔隙大,分散性最好,降低界面热阻,更易形成导热通路,使其导热系数最高。热氧老化后,橡胶复合材料表面粗糙度变大且存在较长裂纹与较深孔洞,导致橡胶复合材料吸水性增加,接触角下降。由于改性热闷渣的粒径最大,在热作用下氧气更容易进入橡胶复合材料中与橡胶分子链（双键）发生反应生成自由基,增加分子量,提高交联密度;由于改性风淬渣的碱度最高,为3.3,不利于硫化过程,更易形成的不稳定碳层,使二次燃烧更加充分,导致交联密度变小,在800 ℃时,热氧老化后,改性风淬渣/橡胶复合材料残余物炭渣质量分数仅为1.02%,耐久性最差。      

2,6-二氨基蒽醌/还原氧化石墨烯复合材料的制备及在锂有机电池的应用

采用水热合成法和冷冻干燥技术制备了2,6-二氨基蒽醌（2,6-AAQ）/rGO复合材料,通过氨基（—NH₂）与羧基（—COOH）形成肽键（—CO—NH—）共价键,使其在电解液中的溶解问题从本质上得到了解决。SEM和EDS Mapping表明,2,6-AAQ/rGO-3复合材料中的2,6-AAQ呈现出高度的棒状结构,并且被石墨烯包裹得更紧密。这种独特的结构提高了2,6-AAQ在锂化过程中的电子导电性,可有效减少2,6-AAQ的聚集,利于电解质的浸润。XPS、XRD、FTIR和Raman结果表明,2,6-AAQ和rGO之间发生了水热辅助化学键合,形成了rGO包裹2,6-AAQ的结构。此外,非原位FTIR表征结果验证了2,6-AAQ/rGO-3具有良好的储锂性能,羰基（C=O）为反应位点。同时,紫外-可见光谱测试清楚表明,与2,6-AAQ相比,通过肽键连接的2,6-AAQ/rGO-3的溶解度显著降低,表明电化学性能大大提高。其中2,6-AAQ/rGO-3作为锂离子电池正极时,在100 mA·g?1电流下,首圈放电容量高达212.2 mA·h·g?1, 在500 mA·g?1电流下循环100周后放电容量仍为184 mA·h·g?1,展现出了优异的循环稳定性和高倍率性能。2,6-AAQ/rGO出色的电化学性能得益于石墨烯的碳骨架对2,6-AAQ的锚定,该结构不仅可以防止2,6-AAQ溶解,还可以为其提供导电网络,进一步提高电子传导速率。      

锂离子电池富锂正极材料的包覆改性研究进展

随着新能源汽车及储能行业的快速发展,传统正极材料难以满足人们对电池高能量、高密度锂电池的要求。富含Li和Mn的层状氧化物xLi₂MnO₃·(1–x)LiMO₂ (M=Ni,Mn,Co),其高比容量可超过250 mA·h·g–1,有希望成为下一代锂离子电池最理想的正极材料。但是,富锂材料仍存在首次循环不可逆容量高、循环性能差和倍率容量低等问题,为解决这些问题,本文阐述了富锂正极材料的结构和电化学反应之间的构效关系,讨论了金属氧化物、金属氟化物、碳、导电聚合物和锂离子导体等涂层材料对富锂正极材料电化学性能的影响规律及作用机理,同时还对以上涂层在富锂正极材料中应用的优缺点进行了总结。最后,对锂离子电池富锂正极材料的包覆改性的未来发展发现作出展望。      

具有微米纤维碳的硅/石墨/碳复合材料的制备及在锂离子电池中的应用

以沥青为软碳原料，商业石墨的载体材料，通过高温热解法成功合成了硅/石墨/碳复合材料，同时原位生成了微米尺度的碳纤维.该硅/石墨/碳复合材料具有诸多优点，石墨片层堆叠之间的空隙为硅的体积膨胀提供了有效的空间，沥青热解碳材料的包覆能一定程度抑制硅基材料的体积效应和提高其电子电导率，同时微米级的碳纤维能提高材料的长程导电性和结构稳定性，从而极大的改善负极材料循环性能.通过电化学测试表明，硅/石墨/碳复合材料中硅/石墨/碳复合负极材料在200 mA·g-1电流密度下具有650 mA·h·g-1的可逆容量，在200 mA·g-1电流密度下经过500圈循环后容量保持率为92.8%，每圈的容量衰减率仅为0.014%，展现了优异的循环性能.      

Al2O3含量对放电等离子烧结Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响

以微米级Cu粉为基体相,纳米Al₂O₃颗粒为绝缘相,采用机械球磨和放电等离子烧结工艺相结合的方法制备Al₂O₃/Cu复合材料,研究Al₂O₃含量对复合材料微观结构、电阻率和热导率的影响。结果表明,Al₂O₃/Cu复合材料为核?壳结构,随Al₂O₃含量增加,Al₂O₃包覆层对Cu基体的包覆效果逐渐提升;当w(Al₂O₃)为5%时,Al₂O₃/Cu复合材料的热导率较高,为85.92 W/(m·K),但电阻率偏低,仅为12.6 mΩ·cm。当w(Al₂O₃)增加至15%时,虽然Al₂O₃/Cu复合材料的密度降至6.69 g/cm³,孔隙率较高,但电阻率显著提高至2.09×10⁸ mΩ·cm,约为Cu电阻率的10¹¹倍,且热导率为7.6 W/(m·K),明显高于传统金属基板的热导率。