沉积Ag纳米层改善定型相变复合纤维膜的传热性能

以癸酸(CA)、月桂酸(LA)和肉豆蔻酸(MA)为原料制备了新型的脂肪酸三元低共熔物(CA-LA-MA),并将其作为固-液相变材料,以沉积2 h银(Ag)纳米颗粒的静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜为支撑材料,通过物理吸附法制备了新型的CA-LA-MA/PAN和CA-LA-MA/PAN/Ag定型相变复合纤维膜。研究了磁控溅射Ag纳米层对定型相变复合纤维传热性能的影响。结果表明,沉积Ag纳米层后定型相变复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了31%和25%。制备的CA-LA-MA/PAN/Ag定型相变复合纤维膜的融化温度和结晶温度分别为19.87℃和11.63℃,融化焓值和结晶焓值分别为123.1 kJ/kg和121.5 kJ/kg。     

负载纳米银颗粒增强CA-MA/PAN复合相变纤维膜的传热性能

以银纳米颗粒作为传热增强材料制备新型的静电纺聚丙烯腈/纳米银(PAN/Ag-NPs复合纳米纤维支撑膜,以癸酸-肉豆蔻酸(CA-MA)二元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-MA/PAN/Ag-NPs复合定形相变纤维膜。扫描电子显微镜图像观察显示CA-MA被成功地吸附到静电纺PAN/Ag-NPs复合纤维膜的孔隙网络结构中。DSC测试结果表明添加Ag-NPs对复合纤维膜的储热性能没有显著影响,其相变温度约为10～31℃之间,相变焓值约为131～147kJ/kg。此外,添加10wt.%Ag-NPs后CA-MA/PAN复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了约47%和49%。     

CA-LA-MA-PA-SA/PAN/MWNTs-COOH相变复合纤维膜的结构与热性能

以脂肪酸五元低共熔物(CA-LA-MA-PA-SA)为固-液相变材料,以聚丙烯腈/羧基化多壁碳纳米管(PAN/MWNTs-COOH)复合纤维膜为支撑载体,其中PAN/MWNTs-COOH的质量比例为95/5和90/10,通过物理吸附法制备CA-LA-MA-PA-SA/PAN/MWNTs-COOH定形相变复合纤维膜。系统分析了复合纤维膜的形态结构、相变温度和焓值、储放热速率。SEM观察结果表明CA-LAMA-PA-SA五元低共熔物被成功地吸附到静电纺PAN/MWNTs-COOH复合纤维膜的多孔网络结构中。DSC测试结果表明制备的纤维膜的相变融化温度和焓值约为19℃和121～129kJ/kg。传热测试结果表明添加MWNTs-COOH后复合纤维膜的储热和放热效率得到显著提高。     

纳米石墨粉改善定形相变复合纤维膜的储热和放热速率

采用静电纺丝法制备了负载不同含量纳米石墨粉(NG)的聚丙烯腈(PAN)基复合纤维膜作为支撑材料,以癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸(CA-LA-MA)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-LA-MA/PAN/NG定形相变复合纤维膜。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和传热测试装置对定形相变复合纤维膜的化学性能、形貌结构、储热性能、热能储存和释放速率进行深入分析。研究结果表明,CA-LA-MA三元低共熔物成功地被吸附到PAN基复合纤维膜中。制备的定形相变复合纤维膜的相变融化温度约为19℃,相变焓值约为114～131kJ/kg。由于添加了具有高导热系数的NG使定形相变复合纤维膜的热能储存和释放效率明显提高了43%和42%。     

纳米石墨粉改善定形相变复合纤维膜的储热和放热速率EI北大核心CSCD

采用静电纺丝法制备了负载不同含量纳米石墨粉(NG)的聚丙烯腈(PAN)基复合纤维膜作为支撑材料,以癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸(CA-LA-MA)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-LA-MA/PAN/NG定形相变复合纤维膜。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和传热测试装置对定形相变复合纤维膜的化学性能、形貌结构、储热性能、热能储存和释放速率进行深入分析。研究结果表明,CA-LA-MA三元低共熔物成功地被吸附到PAN基复合纤维膜中。制备的定形相变复合纤维膜的相变融化温度约为19℃,相变焓值约为114～131kJ/kg。由于添加了具有高导热系数的NG使定形相变复合纤维膜的热能储存和释放效率明显提高了43%和42%。     

纳米碳化硅改善CPS/PAN相变复合纤维膜的传热速率

以不同质量比例的聚丙烯腈/纳米碳化硅(PAN/SiC)复合纤维膜为支撑材料,以癸酸-棕榈酸-硬脂酸(CPS)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CPS/PAN/SiC定形相变复合纤维膜。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和传热测试装置研究不同含量纳米SiC对定形相变复合纤维膜的形貌特征、储热性能、热能储存和释放速率的影响。SEM图像显示负载不同含量纳米SiC对CPS/PAN/SiC定形相变复合纤维膜的形貌结构没有显著影响。DSC测试结果表明随着支撑纤维膜中SiC颗粒含量的增加,定形相变复合纤维膜的相变温度和相变焓值没有明显变化。根据传热测试数据显示随着纳米SiC含量的增加,定形相变复合纤维膜的融化与结晶时间显著缩短了约20%~46%。     

MES/PET定型相变复合纤维的形貌结构及性能分析

通过制备硬脂酸甲酯/聚对苯二甲酸乙二酯(MES/PET)定型相变复合纤维,研究了MES固-液相变材料和PET支撑材料在定型相变复合纤维中的分布结构。结果表明在静电纺丝过程中MES组分作为分散相被随机地分散在PET纤维基体的连续相中,其在PET纤维中的最大负载量为50wt.%;复合纤维中的MES分子与PET分子之间没有发生化学反应,二者具有良好的相容性;MES/PET定型相变复合纤维的融化和结晶温度分别为39.84℃和27.96℃,融化和结晶焓值达到90.43kJ/kg和88.03kJ/kg;由于PET基体比MES分子具有更好的热稳定性,将PET纤维作为MES固液相变材料的支撑材料,有利于改善定型相变复合纤维的热稳定性;随着MES含量的增加,定型相变复合纤维膜呈现脆性断裂特征,其拉伸断裂强度增加。     

碳/SiO_2纳米纤维膜基定形相变材料的制备及性能

研究首先制得二元脂肪酸低共熔物,然后将用静电纺丝法制备不同SiO2含量的、并对其进行炭化的PAN/SiO2纳米纤维膜作为支撑材料,吸附二元脂肪酸低共熔物制得碳/SiO2纳米纤维膜基定形相变材料(CSNPCM),利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)等对制备出的定形相变材料的形貌结构和储热性能进行分析和表征。随着SiO2含量的增加,定形相变材料对二元脂肪酸低共熔物的吸附容量有所降低。SEM结果表明,二元脂肪酸低共熔物均匀地包埋、分散在多孔纳米纤维膜的三维网络结构中。DSC测试结果表明,SiO2的加入降低了定形相变材料的相变潜热,对其相变温度无太大影响。     

静电纺PA-SA/PET/MWNTs复合相变纤维的制备及储热性能研究

以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、棕榈酸和硬脂酸二元低共熔物(PA-SA)和多壁碳纳米管(MWNTs)为原料,通过静电纺丝的方法制备了新型的PA-SA/PET/MWNTs定形相变复合纤维。研究了强酸处理后的MWNTs对静电纺PA-SA/PET/MWNTs复合相变纤维的形貌结构和储热性能的影响。FT-IR光谱分析表明,强酸处理后在MWNTs的表面成功的引入了羧基(-COOH)官能团。SEM观察表明,随着MWNTs的加入,复合相变纤维表面沟槽变得更加明显且纤维直径明显增大。DSC分析表明了MWNTs的含量对复合相变纤维的熔化焓值和结晶焓值有一定的影响,对熔化温度和结晶温度没有显著性的影响。     

癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨蓄能复合相变材料的制备与热性能研究

癸酸、棕榈酸、硬脂酸形成的三元低共熔物与膨胀石墨通过真空浸渍法制备出新型癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨储能复合相变材料,适宜的质量比为m(癸酸)∶m(棕榈酸)∶m(硬脂酸)=77.0∶11.5∶11.5,m(癸酸-棕榈酸-硬脂酸)∶m(膨胀石墨)=13∶1。采用DSC、FT-IR、TG、SEM、冷热循环实验和蓄/放热实验研究了材料的结构和热性能。SEM和FT-IR分析结果表明低共熔物与膨胀石墨是通过物理吸附方式结合。DSC结果表明复合材料融化和凝固时的相变温度为28.93℃和16.32℃,相变潜热为137.38J/g和141.51J/g。TG结果表明复合相变材料在100℃以下具有良好的热稳定性。500次热循环和蓄/放热实验表明循环前后复合相变材料的热可靠性好,且使用寿命长。膨胀石墨的添加改善了复合材料的热性能和热导率。研究表明制备的新型复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热和热导率,热性能稳定可靠,可用于低温蓄能领域。     

月桂酸-棕榈酸/Al2O3复合定形相变材料的制备与热性能研究

采用溶胶-凝胶法,以异丙醇铝(AIP)为单一铝源,无水乙醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为聚合物模板,并添加浓盐酸作为催化剂和胶溶剂,制备均一稳定的前驱体纺丝液,再结合静电纺丝与高温煅烧技术制备了Al_2O_3纤维毛毡,用其作为支撑材料吸附月桂酸-棕榈酸(LA-PA)二元脂肪酸低共熔物制备复合定形相变材料。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和BET比表面积分析仪等手段研究样品的表观形貌与晶型结构。结果表明:经吸附后制得的LA-PA/Al_2O_3复合定形相变材料具有良好的形貌结构。通过差示扫描量热仪、热导率及自组装热性能测试仪对制备的LA-PA/Al_2O_3复合定形相变材料的储热性能及热能储存/释放性能进行了研究。结果发现其具有适宜的相变温度和较好的相变焓值,拓宽了复合定形相变材料的应用范围。     

脂肪酸多元低共熔物的共晶质量比例、储热性能及其应用

以单一脂肪酸癸酸(CA)、月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)为原料,使用Schrader公式和MATLAB软件分析了脂肪酸二元低共熔物(CA-LA和CA-MA)、三元低共熔物(CA-LA-PA、CA-LA-SA、CA-MA-PA和CA-MA-SA)和四元低共熔物(CA-LA-PA-SA和CAMA-PA-SA)的共晶相图。确定了以上8种脂肪酸低共熔物的共晶质量比例。采用差热扫描仪(DSC)测试了脂肪酸多元低共熔物的储热性能,测试结果表明:脂肪酸低共熔物的相变温度明显低于脂肪酸的相变温度,且随着低共熔物中组分的增加而降低。制备出的脂肪酸低共熔物的融化温度和融化焓值分别为15~31℃和127~155kJ/kg。     

有机改性蒙脱土基复合相变材料的制备及相变动力学分析

以癸酸(CA)、肉豆蔻酸(MA)、硬脂酸(SA)三元低共熔物为相变材料,有机改性蒙脱土(OMMT)为层状封装材料,采用熔融浸渗法制备 CA-MA-SA/OMMT 复合相变材料,相变材料和层状材料的最佳质量比 m(CA-MA-SA)∶m(OMMT)=7∶3。采用 X 射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变材料的结构、性能进行表征。结果表明：三元脂肪酸低共熔物被有效封装在改性后的蒙脱土层间,复合相变材料的相变温度为20.14℃,相变潜热为89.14 J·g-1。相变动力学分析结果,复合相变材料的相变反应级数为1.18,活化能为14.22 kJ·mol-1。活化能说明低共熔物与蒙脱土之间是嵌合关系,不是化学吸附。     

PET基定形相变复合纤维的制备

采用静电纺丝技术成功制备了以5种脂肪酸二元低共熔混合物(LA-MA、LA-SA、MA-PA、MA-SA、PA-SA)为固液相变材料,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为支撑材料的定形相变复合纤维。研究了不同种类的脂肪酸二元低共熔物对复合相变纤维的形貌结构、储热性能以及力学性能的影响。研究结果表明这5种定形相变复合纤维的表面均呈现褶皱的形貌特征,同时纤维直径也明显增大。热分析结果表明当改变纤维中脂肪酸二元低共熔物的种类时,复合相变纤维的熔化温度和熔化焓值均随之而变化,其中熔化温度最低为33.23℃,最高为52.82℃,熔化焓值最低为62.75kJ/kg,最高为94.76kJ/kg。力学性能测试结果表明,由于脂肪酸二元低熔物的加入复合相变纤维的拉伸强度减小,断裂伸长率增大。     

负载脂肪酸酯的定形相变复合纤维的制备与性能研究

以单硬脂酸甘油酯(GMS)为固液相变材料,以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维为支撑材料,通过静电纺丝方法成功制备了新型的GMS/PET定形相变复合纤维。FE-SEM观察显示随着定形相变复合纤维中GMS含量的增加,纤维直径逐渐增大且直径分布更广,纤维交叉点之间也出现粘连。XRD分析结果表明,静电纺丝过程中GMS和PET纤维基体能够很好地结合,由于PET纤维基体的支撑保护作用阻碍了GMS的结晶,导致结晶度下降。DSC分析结果表明,静电纺GMS/PET定形相变复合纤维是一种相变过程完全可逆的储能材料,其相变焓值随着纤维中GMS含量的增加而逐渐增大,相变焓效率85%。在DSC热循环测试过程中定形相变复合纤维的相变温度和相变焓值几乎没有变化,表明了该材料具有良好的热循环稳定性。     

纳米SiO2对静电纺LA-PA/PET复合相变纤维形态和热学性能的影响

以月桂酸和棕榈酸二元低共熔混合物(LA-PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和纳米二氧化硅(SiO2)为原料,通过静电纺丝的方法成功制备了新型的LA-PA/PET/SiO2定形相变复合纤维。分别采用扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米SiO2对静电纺LA-PA/PET/SiO2复合相变纤维的形貌结构和热学性能的影响。SEM观察结果显示,随着纳米SiO2的加入,复合相变纤维表面呈现出光滑的形态特点,纤维直径有所降低;且随着纳米SiO2含量的增加而逐渐减小。DSC分析结果表明纳米SiO2的含量对复合相变纤维的熔化焓值和结晶焓值有一定的影响,对相变温度没有显著性的影响。     

静电纺复合相变纤维的制备与热性能

通过静电纺丝方法成功制备了新型的月桂酸-硬脂酸(LA-SA)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)定形相变复合纤维。场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察结果显示,随着LA-SA含量的增加,纤维表面的褶皱越来越明显,且纤维直径逐渐增大。差示扫描量热(DSC)分析结果显示,随着LA-SA在纤维中比例的增大,复合纤维的相变温度变化不大,相变焓值逐渐增加。DSC热循环测试结果表明,静电纺LA-SA/PET复合相变纤维是一种相变过程完全可逆的定形相变材料,可以在环境中循环使用。热重(TGA)分析结果表明,LA-SA/PET复合相变纤维分别在135℃～240℃和325℃～500℃温度范围内发生热降解,在相变温度范围(<100℃)内具有良好的热稳定性。     

钙钛矿太阳能电池用Ag/ZrO2/C柔性纳米纤维膜电极

钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)因其制备简单、光电转化效率较高等优点而备受关注.静电纺碳纳米纤维膜(carbon nanofiber films,CNFs)具有高比表面积、良好的电学性能和化学稳定性,但其脆性限制了它的应用.利用静电纺丝法结合水热法制备柔性导电Ag/ZrO2/C复合纳米纤维膜,然后将其应用于PSCs的对电极,研究不同Ag纳米颗粒添加量对柔性复合纳米纤维膜和电池的性能影响.结果表明:当银前驱体溶液质量浓度从0 g/mL增加至0.030 g/mL时,Ag/ZrO2/C复合纳米纤维表面的Ag纳米颗粒的包覆越来越好,薄膜显示良好的柔韧性,其抗弯弹性模量为0.479 MPa,电导率从866 S/m增加到4862 S/m,提高了薄膜的空穴电子传输能力,进而增强PSCs的性能.当溶液质量浓度为0.030 g/mL时,器件具备最优的光电转换效率(6.05％)和最大电流(18.44 mA/cm2).     

癸酸-月桂酸/膨胀石墨相变储能材料的制备及性能研究

以癸酸-月桂酸低共熔物为相变材料,多孔石墨为基体,利用多孔石墨的吸附特性,制备出癸酸-月桂酸/膨胀石墨定形相变储能材料。采用DSC、ESEM、融化凝固过程分析对定形相变储能材料进行了结构和热性能研究。结果表明,癸酸-月桂酸被有效地包封在多孔石墨孔内,并且在定形相变材料中占80.47%(质量比);定形相变材料的相变温度为19.50℃,相变焓为93.18J/g;与癸酸-月桂酸相比,定形相变材料的导热性能有一定程度的提高。     

PAN-VAc电纺复合纤维膜性能研究

采用水相沉淀聚合法制备了不同摩尔配比的丙烯腈(AN)-醋酸乙烯酯(VAc)共聚物,通过静电纺丝制备了不同聚合物电纺液浓度及不同共聚配比的聚丙烯腈-醋酸乙烯酯复合纤维膜,利用偏光显微镜、差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG)和力学性能测试等手段对电纺纤维进行表征。结果表明,随电纺液浓度升高,电纺纤维直径变粗;随着醋酸乙烯酯含量的增加,PAN-VAc复合纤维热稳定性增加,其拉伸强度和拉伸模量增加。经冷压处理后,AN/VAc摩尔比为85/15的电纺膜的拉伸强度增加幅度达52.93%,而拉伸模量增加幅度达40.89%。