PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强相变材料的制备及性能

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,以3-氨丙基三乙氧基硅烷（APS）改性的二氧化硅(SiO2)为支撑材料,以氧化壁碳纳米管(O-CNTs)为导热增强材料,采用溶胶-凝胶法成功制备了PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强型复合相变材料。通过FTIR、XRD、SEM、DSC等对材料的结构和热性能进行了表征。当PEG含量为82.0%时,复合相变材料仍然具有良好定型效果,熔化焓和结晶焓达到134.2 J/g、126.6 J/g,而且材料具有很好的储热稳定性,300次热循环后,其储热焓值仅下降3.3%。相比于纯PEG,添加了0.6%的O-CNTs的复合相变材料的导热增强率为28.1%, 达到0.41W/(m?K)。红外热成像结果表明,复合相变材料的储能效率明显提高。     

PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强相变材料的制备及性能

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)改性的二氧化硅(SiO2)为支撑材料,以氧化碳纳米管(O-CNTs)为导热增强材料,采用溶胶-凝胶法成功制备了PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强型复合相变材料.通过FTIR、XRD、SEM、DSC等对材料的结构和热性能进行了表征.当PEG质量分数为82.0％时,复合相变材料仍然具有良好的定形效果,熔化焓和结晶焓分别达到–134.2和126.6 J/g,而且该材料具有很好的储热稳定性,300次热循环后,其熔化焓值仅变化3.3％.相比于纯PEG,添加了质量分数为0.60％O-CNTs的复合相变材料的导热增强率为28.1％,导热系数达到0.41 W/(m·K).红外热成像结果表明,O-CNTs能够有效提高复合相变材料的储能和能量释放效率.     

聚乙二醇–二氧化硅十八烷酸相变壳核结构胶囊的制备

为解决十八烷酸在固–液相变过程中的体积变化问题,针对十八烷酸的结构特点,以十八烷酸、水玻璃和聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)为原料制备了PEG–SiO2复合壳和SiO2单层壳2种十八烷酸微胶囊,采用参比温度、差热分析、热重分析、X射线衍射、Fourier变换红外光谱,扫描电子显微镜和X射线能谱分析仪分别对2种微胶囊的热性能、形貌和结构进行了比较。结果表明:热循环50次后,PEG–SiO2复合壳结构的相变热稳定性比SiO2单层壳结构微胶囊的更好;PEG–SiO2复合壳和SiO2单层壳十八烷酸微胶囊的相变焓分别为78.40J/g和88.61J/g,PEG–SiO2复合壳微胶囊中PEG与十八烷酸接枝导致十八烷酸的相变焓降低,并出现结晶缺陷;PEG–SiO2复合壳为PEG与SiO2相互交错结构。     

无机相变材料CaCl_2·6H_2O的过冷特性

CaCl_2·6H_2O作为一种常见的常温无机水合盐相变材料,由于成本低、易获取、蓄热强而受到广泛的关注。按无水CaCl_2与H_2O的质量比为1.027:1制备了CaCl_2·6H_2O,经X射线衍射(XRD)表征其晶体结构;通过添加成核剂SrCl_2·6H_2O和Ba(OH)2对CaCl_2·6H_2O改性,发现两者的联合作用可抑制过冷,10次熔化-冷却循环平均过冷度1.07℃。采用差示扫描量热仪(DSC)测定CaCl_2·6H_2O添加成核剂前后相变潜热,发现潜热由223.54 J·g~(-1)降至160.41 J·g~(-1);为了扩大CaCl_2·6H_2O相变温度的范围,通过添加质量分数分别为5%、10%、15%、20%和25%的MgCl_2·6H_2O,发现相变温度随MgCl_2·6H_2O质量分数的升高呈线性降低,但不宜超过20%;选取CaCl_2·6H_2O-20%MgCl_2·6H_2O二元共晶盐相变储热体系为改性目标,通过添加1%SrCl_2·6H_2O和0.5%CMC,过冷度降至0.57℃,相变潜热为141.09 J·g~(-1),低于单独组成盐CaCl_2·6H_2O的潜热223.54 J·g~(-1)和MgCl_2·6H_2O的潜热163.35 J·g~(-1)。研究表明,CaCl_2·6H_2O作为无机相变材料具有显著的应用价值。     

聚乙二醇/二氧化硅复合定形相变储能材料的制备与研究

为拓宽相变储能材料在实际工程中的应用范围,以聚乙二醇(PEG)为相变储能材料,二氧化硅(SiO2)为载体基质,采用溶胶-凝胶法制备了一种有机-无机复合定形相变材料.通过DSC、TGA、SEM和相变循环试验对复合定形相变材料的结构与性能进行测试,试验结果表明:聚乙二醇的最佳质量分数为70％,相变温度为49.73℃,相变焓为107.6 J·g-1;复合定形相变材料在384.16℃以内质量损失较小,热稳定性良好;复合定形相变材料在多次相变循环后没有液相泄露,质量损失较小,定形效果和相变循环稳定性良好,在众多领域中具有广阔的应用前景.     

同轴静电纺多级微纳米纤维膜的制备及其相变调温性能

为开发适宜人体温度的相变调温纺织品,采用同轴静电纺丝的方法将聚乙二醇(PEG)作为芯层封装在氮化硼(BN)增强的聚丙烯腈(PAN)壳层中,制备出氮化硼/聚丙烯腈/聚乙二醇(BN/PAN/PEG)复合相变纤维。研究了相变材料配比及BN浓度对纺丝膜形貌、热性能的影响,并对纤维膜进行热成像分析、热重分析表。结果表明:PEG1500与PEG1000-2在量比为6∶1时,复合相变材料的相变温度为36.4 ℃,满足人体温度舒适度要求;BN的质量分数为9%时,复合相变材料的热导响应性和储热效果最好。     

多孔纤维素/聚乙二醇相变粉体的制备及表征

以制备的具有微/纳多孔结构的纤维素为骨架,聚乙二醇(PEG)-4000为相变基,通过吸附―混合机制制备出不同PEG含量的多孔纤维素/PEG复合相变粉体材料(PCMs)。傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜分析和复合相变粉体孔隙率测定结果表明,多孔纤维素与PEG能很好地相互结合;X射线衍射、差示扫描量热及热重分析结果表明,PCMs相变焓随PEG含量的增加而逐渐增加,PEG理论含量为50%(wt)时,多孔纤维素/PEG复合相变粉体相变焓值为95.53 J/g。多孔纤维素/PEG复合相变粉体的热稳定性好。     

可见光响应的Fe–TiO_2增强光催化合成氨活性

通过溶剂热法协同氢氟酸刻蚀,制备得到富表面氧空位的Fe–TiO_2光催化剂。Fe掺杂到TiO_2晶格中,拓宽了TiO_2对可见光的吸收;TiO_2表面丰富的氧空位协同Fe~(3+)的d轨道为活化氮分子提供大量活性位点,同时抑制了电子–空穴的复合。在温和无牺牲剂条件下,6%Fe–TiO_2的光催化固氮率达到94.3μmol·g~(-1)·h~(-1);在可见光光照下,6%Fe–TiO_2的氨产量达到45.6μmol·g~(-1)·h~(-1)。     

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。     

RT28/气相二氧化硅复合相变材料的制备及对锂离子电池的保温性能研究

利用气相二氧化硅吸附液态RT28,制备了RT28质量分数分别为60%、70%、80%的复合相变材料。液漏测试发现60%(wt)和70%(wt)含量的复合相变材料具有定型特性;采用扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)表征复合相变材料的微观结构和组份,利用Hot Disk热常数分析仪、差示扫描量热仪(DSC)测量其热物性。结果显示,复合相变材料为50~100 nm的团聚颗粒,气相二氧化硅与RT28复合仅为物理吸附;复合相变材料的热导率、相变焓和比热容均随着RT28含量的减少而降低。选用70%(wt)RT28的复合相变材料作为实验对象,其相变焓为155.4J×g~(-1),比热容为1.62 J×g~(-1)×℃~(-1),热导率为0.17 W×(m×K)~(-1),采用低温自然冷却的方法对锂离子电池的保温性能进行了测试,结果表明,包裹复合相变材料的锂离子电池的保温时间比没有相变材料的锂离子电池提高了160%,且其温度较稳定,受环境温度影响较少。     

二元聚乙二醇/硅藻土复合相变材料的制备与性能研究

制备了聚乙二醇4000-聚乙二醇20000二元低共熔混合物(PEG4000-PEG20000),并利用硅藻土的多孔结构,制备了最佳配比为2.69∶1(PEG4000-PEG20000∶硅藻土)的PEG4000-PEG20000/硅藻土复合相变材料。利用SEM、DSC等测试手段对复合相变材料的结构和性能进行了研究。结果表明:PEG4000-PEG20000通过物理吸附作用均匀分布于硅藻土的多孔结构中;复合相变材料的起始相变温度为64.4℃;终止温度为73.2℃;峰值温度为66.8℃;相变焓值为126.8 J/g。     

聚乙二醇/石墨烯纳米片复合相变材料的制备及其性能研究

以聚乙二醇(PEG)作为相变工作物质,以具有优异导热性能的石墨烯纳米片(GNPs)作为导热填料,通过熔融共混法制备出一系列不同GNPs含量的PEG/GNPs复合相变材料。采用激光导热仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪等测试PEG/GNPs复合相变材料的导热性能、热物性、微观形貌、结晶性能及化学组成。结果表明,GNPs均匀分散于PEG基体中,形成能够加快热量传递的导热通路,复合材料体系的导热系数得以显著提高,而相变焓仅仅略微下降,当GNPs含量为2%时,复合材料体系的导热系数是PEG的249.7%,而相变焓损失率却仅为3.9%;PEG与GNPs二者间仅是物理吸附,并未发生化学反应,复合材料体系的结晶性能良好;PEG与GNPs复合相变材料的热响应速度更快,能源利用率因而更高。     

聚乙二醇/石墨烯纳米片复合相变材料的制备及其性能研究

以聚乙二醇(PEG)作为相变工作物质,以具有优异导热性能的石墨烯纳米片(GNPs)作为导热填料,通过熔融共混法制备出一系列不同GNPs含量的PEG/GNPs复合相变材料。采用激光导热仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪等测试PEG/GNPs复合相变材料的导热性能、热物性、微观形貌、结晶性能及化学组成。结果表明,GNPs均匀分散于PEG基体中,形成能够加快热量传递的导热通路,复合材料体系的导热系数得以显著提高,而相变焓仅仅略微下降,当GNPs含量为2%时,复合材料体系的导热系数是PEG的249.7%,而相变焓损失率却仅为3.9%;PEG与GNPs二者间仅是物理吸附,并未发生化学反应,复合材料体系的结晶性能良好;PEG与GNPs复合相变材料的热响应速度更快,能源利用率因而更高。     

Ni(OH)_2/C复合电极材料的合成及超电容性能研究

采用溶剂热法合成Ni(OH)_2/C复合电极材料,研究C对复合电极材料电化学性能的影响。测试结果表明,产物为片状不规则外观,且Ni(OH)_2未发生晶型结构改变,Ni(OH)_2/C复合电极材料表现出较好的电化学性能,首次放电比容量达到185.0 F·g~(-1)。当测试电流密度为0.5A·g~(-1)时,充放电循环200次后的比容量保持率为92.5%,说明复合材料具有较好的循环稳定性。     

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。     

EG-TPU/PEG相变储能材料的结晶及力学性能研究

以高导热多孔隙膨胀石墨(EG)和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为支撑材料,以聚乙二醇(PEG)为相变材料,利用挤出成型工艺制备EG-TPU复合材料,再通过注塑成型制备EG-TPU/PEG复合相变储能材料。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)和万能实验机对试样进行形貌、结晶及力学性能测试。结果表明,PEG充分地进入到EG孔隙中,EG和TPU的引入并未改变PEG的结晶形态,但降低了PEG的结晶度和晶体完善度。添加10%TPU可以使复合相变材料的冲击强度和拉伸强度较纯PEG的分别提高87%和85%左右。     

癸醇-棕榈酸/膨胀石墨低温复合相变材料的制备与性能

为了寻求温度段在2～3℃的低温相变材料,采用低共熔法,以理论计算为基础制备了癸醇-棕榈酸(DA-PA)二元复合相变材料。为提高其热导率,利用膨胀石墨(EG)的多孔特性,制备了最佳质量比为15∶1的DA-PA/EG复合相变材料。通过DSC、步冷曲线、红外光谱测试、SEM、Hot Disk热常数分析、高低温循环实验对复合相变材料的结构和性能进行了研究。实验结果表明,当DA-PA质量比为97.8∶2.2时的低共熔温度为2.9℃,相变潜热为203.6 J·g-1。真空吸附后DA-PA被均匀地包裹在EG的多孔网状结构中,DA-PA/EG的相变温度为2.7℃,相变潜热为193.9 J·g-1,热导率为1.416 W·(m·K)-1,相比DA-PA提高了4.3倍。经过100次高低温循环后,DA-PA/EG仍保持良好的稳定性,在冷链物流中有较大的应用价值。     

PEG/GO-CuSO4-硫脲复合相变材料的制备及性能

以聚乙二醇(PEG)为有机相变成分,通过Cu SO4和硫脲的混合溶液对氧化石墨烯(GO)进行交联改性,Cu2+交联氧化石墨烯(GO)而且引入硫脲对GO表面的羧基进行酰胺化改性,得到GO-Cu SO4-硫脲材料与有机相变组分PEG原位复合,制备PEG/GOCu SO4-硫脲复合定形相变材料。PEG填充量在复合材料中的最大比重可达99%,此时复合材料的熔化焓值达到161 J/g,而且发生相转变时具有形状稳定性。此外,该材料具有较好的导热性能和热能存储功能。储放热速率明显提升,光热转换性能较好,其光热转换与热能存储效率可达67. 2%。     

纳米材料/十四酸混合相变蓄热材料的制备与特性

选用纳米金属Cu和碳素材料石墨烯纳米片(GnPs)为改性剂分别添加至十四酸(MA)中,制备出Cu质量分数为1%、2%、3%和4%的Cu/MA混合相变蓄热材料及GnPs质量分数为1%、2%和3%的GnPs/MA混合相变蓄热材料,并对混合相变材料性能进行表征。结果表明:Cu/MA固态和液态热导率随Cu质量分数增加呈线性提高,1%(质量)GnPs/MA固态热导率较纯MA显著提高101.51%,随GnPs质量分数增加,热导率增幅减缓;FT-IR谱图表明Cu与MA及GnPs与MA间的混合均为物理作用;DSC结果显示添加Cu或GnPs可降低MA的过冷度和相变潜热,且随质量分数增加,相变潜热逐渐降低;4%(质量)Cu/MA和3%(质量)GnPs/MA放热时间相比于纯MA分别减少了23.4%和38.7%;4%(质量)Cu/MA和3%(质量)GnPs/MA在经历300次快速热循环试验后,晶体结构和相变温度基本保持不变,相变潜热分别降至168 J·g~(-1)和181 J·g~(-1)左右,仍满足蓄放热要求,两种材料均具有良好的热循环稳定性。     

活性炭对PEG熔融和结晶性能的影响

采用物理吸附加熔融共混的方法制备PEG/活性炭复合相变材料,用差示扫描量热仪(DSC)研究活性炭加入量对PEG熔融和结晶性能的影响。结果表明:PEG/活性炭复合相变材料的熔融焓、结晶焓、熔融温度随着活性炭用量的增加而增加,结晶温度随活性炭用量的增加而减少;随着活性炭用量的增加,PEG/活性炭复合相变材料的热滞后度减小。