丙烯酸树脂一正十二烷醇相变微胶囊制备及性能表征

微胶囊化相变材料具有储能密度高、相变温度近似恒定、便于储存和输运等特点,在热能储存、输运和利用领域具有广泛的应用前景。本工作采用悬浮聚合法辅以超声辐照手段合成了以正十二烷醇为芯材、丙烯酸树脂为壳材的新型高相变潜热相变微胶囊(MEPCM)颗粒。用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差式扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)和激光粒度仪(LPSA)等设备对微胶囊性能进行了表征。结果表明,所制相变微胶囊呈较规则球体,粒径为638.14~1478.65 nm,中位径d50为933.91 nm。冷却过程中微胶囊芯呈两种不同的结晶过程,囊芯含量为43%,与设计值50%较接近,包覆率达86%,熔化相变潜热为93.31 kJ/kg;包覆后的相变材料融化温度为22.26℃,过冷度从4.61℃降至2.13℃。壳材不与芯材反应。MEPCM质量降低起始温度略高于纯正十二烷醇,封装可改善相变材料的热稳定性,该相变微胶囊具有良好的潜热储存能力和较快的温度变化响应速度。     

改善相变材料微胶囊导热性能措施及其进展

相变材料微胶囊化较好地解决了传统单一相变材料的缺陷,但微胶囊相变材料具有较低的导热系数,导致储能系统在吸热或者放热过程中的有效热率极低,热量无法快速有效地进行储存和释放,较大地限制了相变微胶囊的应用。因此,提高相变微胶囊的导热系数成为了近年来的研究重点。主要在壁材中添加纳米材料、芯材中添加纳米材料、采用无机材料封装以及微胶囊表面金属化修饰等几个方面总结了在改善微胶囊相变材料导热性能方面的国内外研究状况。     

纳米SiO2改性石蜡相变微胶囊涂料的制备及性能表征

相变微胶囊在能源节约方面可以起到重要作用.以石蜡为芯材,三聚氰胺树脂为壳材,并使用纳米SiO2作为改性剂,采用原位聚合法制备相变微胶囊.研究了纳米SiO2用量对微胶囊性能的影响.通过差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)以及同步热分析仪(TGA)等对相变微胶囊的相变特性、表面形貌、热稳定性以及包裹率等进行了...     

棕榈酸/二氧化硅相变微胶囊材料的制备及性能研究

采用化学沉淀法合成以棕榈酸为芯材,二氧化硅为壁材的相变微胶囊材料,研究盐酸浓度对棕榈酸/二氧化硅相变微胶囊性能的影响.通过红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示量热(DSC)等手段对合成的相变微胶囊的微观形貌和相变性能进行分析表征.结果表明:棕榈酸被成功的包覆到了二氧化硅壳材中;盐酸浓度...     

水泥基用相变微胶囊的颗粒特征与热力学性能

以石蜡、癸酸为芯材,脲醛树脂为壁材,间苯二酚为固化剂,采用原位聚合法制备相变微胶囊,采用ESEM、DSC、TGA来研究相变微胶囊颗粒形貌、粒径分布、热力学性能,以及相变微胶囊掺入水泥基体中的微观形貌.结果表明:微胶囊表面光滑,结构紧致;石蜡微胶囊的相变温度和相变焓分别是54.6℃和61.43 J/g,而癸酸微胶囊的相.变温度和相变焓分别是29.7℃和90.73 J/g;加入固化剂使得微胶囊产率从50％提升到78％以上;30次温度循环石蜡微胶囊相变晗无损失,癸酸微胶囊相变焓损失了31％;微胶囊在水泥基中分布均匀,形貌保存良好.     

相变微胶囊材料导热增强研究进展

相变微胶囊将相变材料包封在壳材中,有效解决了相变材料的泄漏等问题,是一种性能良好的相变储能材料,在热能储存领域具有广泛的应用。但因其壳材的存在削弱了内部相变材料与外部环境间的热传导,降低了相变微胶囊的热导率,制约了其实际应用范围。因此,对相变微胶囊进行改性是增强导热的有效途径。本文介绍相变微胶囊的组成与结构,并从声子-声子与电子-声子相互作用的角度,概述微观尺度下的导热机理。在此基础上,分别从芯材和壳材2个方面对相变微胶囊导热增强改性进行阐述,通过定量数据和导热机理对改性相变微胶囊的导热增强效果进行分析论述,同时,概括了改性相变微胶囊在纺织调温、浆料和建筑领域的应用。最后,对相变微胶囊导热性能增强的研究前景和挑战以及实际应用方向进行了展望。     

基于聚多巴胺包覆的光热相变纳胶囊的制备及性能

以正十八烷（n-OD）为芯材，二氧化硅（SiO2）和聚多巴胺（PDA）为复合壁材，采用界面水解缩合法成功制备光热相变微胶囊n-OD@SiO2/PDA。采用FESEM、FETEM、FTIR、DSC、TG、UV-Vis-NIR和模拟光源等对所制备微胶囊的表面形貌、化学结构、热性能、光吸收性能和光热转换性能进行了分析和表征。在探究了不同芯材与硅源（正硅酸四乙酯）质量比对相变微胶囊储热性能影响的基础上，确定了以m(n-OD):m(TEOS)为2:1制备光热相变微胶囊。实验结果表明，所制备的光热相变微胶囊具有规整的表面形貌和明显的核壳结构，具有良好的耐热性能，复合壁材可以有效保护芯材。与相变微胶囊n-OD@SiO2相比，光热相变微胶囊仍具备良好的储热性能，其熔融热焓值为151.2 J/g，展现出较好的光热转换性能，其光热转换与存储效率为91.8%。     

相变储能致密微胶囊的制备

分别采用界面聚合法、自由基聚合法首次制备了以聚脲为第一层壁材,以苯乙烯-二乙烯苯共聚物为第二层壁材,相变点16℃的石蜡为芯材的相变储热致密微胶囊.采用激光粒度分布仪、红外光谱分析仪.差示扫描量热分析仪、热重分析仪分析了制备的致密微胶囊的粒径分布、结构组成以及热性能.结果表明,相变储热致密微胶囊是复合相变材料,微胶囊的粒径均匀,热稳定性好,致密性优良不渗漏,其蓄热能力较好、可广泛应用于节能储能的目的.     

蓄热、调温微胶囊相变材料的制备及其表征

以相变材料为芯材,以脲醛树脂为囊材,通过原位聚合法制备出具有蓄热、调温功能的微胶囊相变材料。采用DSC差热分析测定出微胶囊相变材料的相变温度和相变焓,并通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱分析(FTIR)等手段对这种材料进行了表征。     

聚合物相变储能微胶囊的制备研究

通过声化学法制备了聚合物相变储能微胶囊,声化学法相对于其他方法具有绿色、简便、高效的优点。分别以正十八烷和聚甲基丙烯酸甲酯为芯材和壁材制备了相变储能微胶囊,并通过DLS、XRD、SEM、DSC、TGA等手段对微胶囊的粒径、物相、形貌、热性能等进行测试表征。结果表明,声化学制备相变储能微胶囊的粒径约为540 nm,熔融相变焓为178.9 J/g;壁材可以延缓芯材的热失重,提高微胶囊的热稳定性。     

圆管内氧化石墨烯MPCM悬浮液对流传热实验研究

由于氧化石墨烯(GO)的高热导率特性,将其添加至相变微胶囊颗粒内,以提高以其为基材制备的悬浮液的热导率,从而进一步强化传热。分别测试了纯水、5wt%相变微胶囊悬浮液(MPCMS)、5wt%和10wt%复合氧化石墨烯的相变微胶囊悬浮液(GO-MPCMS)的传热特性,分析讨论了壁面热流密度、雷诺数(Re)等参数的影响。结果表明,由于相变过程的影响,圆管壁面和流体温度分布呈现上升、平直、上升的变化规律;相同实验条件下,当工质为悬浮液时壁面温度与流体温度比纯水低;颗粒浓度和GO均对传热产生较大影响,相同质量分数(5wt%)时,添加GO时可使稳定后的局部努塞尔数(Nu_x)进一步提升8个百分点,颗粒质量分数由5wt%增至10wt%时,Nu_x又增加了20个百分点;与纯水相比,同时考虑GO和微胶囊颗粒的影响,相同实验条件下,相变微胶囊悬浮液平均努塞尔数(Nu)可提升1.0～2.0倍。     

Experimental Investigation of Performances of Microcapsule Phase Change Material for Thermal Energy Storage

Performances of microcapsule phase change material (MPCM) for thermal energy storage are investigated. The MPCM for thermal energy storage is prepared by a complex coacervation method with gelatin and acacia as wall materials and paraffin as core material in an emulsion system. A scanning electron microscope (SEM) was used to study the microstructure of the MPCM. In thermal analysis, a differential scanning calorimeter (DSC) was employed to determine the melting temperature, melting latent heat, solidification temperature, and solidification latent heat of the MPCM for thermal energy storage. The SEM micrograph indicates that the MPCM has been successfully synthesized and that the particle size of the MPCM is about 81 μm. The DSC output results show that the melting temperature of the MPCM is 52.05 °C, the melting latent heat is 141.03 kJ/kg, the solidification temperature is 59.68 °C, and the solidification latent heat is 121.59 kJ/kg. The results prove that the MPCM for thermal energy storage has a larger phase change latent heat and suitable phase change temperature, so it can be considered as an efficient thermal energy storage material for heat utilizing systems.     

相变储热的传热强化技术研究进展

相变储热技术具有储热密度大、相变温度稳定以及过程容易控制等优点,具有广泛应用前景。相变储热技术在应用中需完成热能的储存与释放过程,其传热特性直接决定应用效果。储热技术的传热强化主要包括三个方面：一是相变材料本身的导热强化;二是潜热型功能热流体的对流传热强化;三是储热器的传热强化。本文综述了国内外在相变储热技术的传热强化研究方面的进展,主要介绍了膨胀石墨、泡沫金属等复合相变材料的导热强化,相变微胶囊及相变微、纳米乳液潜热型功能热流体传热强化以及管壳式储热器、板式储热器、螺旋盘管储热器等储热器的传热强化。文章指出,膨胀石墨基复合相变材料具有高热导率、大储热密度以及良好的定型特性,且价格低廉,极具应用前景。纳米乳液功能热流体具有表观比热容大、流阻较小等优势,但存在稳定性较差、过冷度大等问题。板式储热器具有较大的传热面积、较高的传热功率,适宜应用于相变材料传热系统。但应用背景不同,针对不同场景提供不同储热器的选型及指导值得作进一步的研究。     

聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料研究进展

氧化石墨烯作为石墨烯的重要衍生物,原料来源广泛,制备过程简单,成本低廉,具有优异力学性能、耐磨性能以及吸附性能等,其还原产物具有优良的导电性能和导热性能等,是聚合物基纳米复合材料的理想填料。近年来,随着复合材料制备方法的不断革新,聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料得到了快速发展,并在储能、阻燃等领域实现了规模化应用,有助于引领聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料相关产品的进一步开发和应用。本文系统介绍了氧化石墨烯的改性方法,综述了聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料的研究进展,展望了聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料的发展前景。     

Study on thermal properties of stearyl alcohol modified graphene oxide/ n-octadecane composite phase change materials

Adding high thermal conductivity fillers to n-octadecane to form a composite phase change material(PCM) can improve its thermal conductivity. At the same time, to ensure high thermal conductivity, dispersion stability and recycling reliability of PCM, a type of composite PCM has been fabricated by grafting stearic alcohol onto graphene oxide (GO). The modified graphene/n-octadecane composite PCMs with 0, 1%, 2%, 3% and 4%(mass) of modified graphene were prepared to characterize and study of feature structure and thermophysical properties by means of scanning electron microscope, infrared spectrum analysis, differential scanning calorimetry and thermal conductivity analysis, etc. Experiments show that the modified graphene/n-octadecane composite PCMs prepared in this paper has good dispersion stability. When the mass fraction of modified graphene reaches 4%, the thermal conductivity of composite PCMs is 131.9% higher than that of pure n-octadecane.     

硬脂醇改性的氧化石墨烯/正十八烷复合相变材料的热物性研究

向正十八烷中加入高导热填充物形成复合相变材料（PCM）,可以很好地提升其导热性能,同时,为了保证符合相变材料的高热导率、分散性和再循环可靠性,利用硬脂醇修饰氧化石墨烯（GO）,形成改性石墨烯（MG）与正十八烷的复合相变材料。分别制备了改性石墨烯质量分数为0、1%、2%、3%、4%（质量）的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料,并经过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等测试对其形貌结构及热物性进行表征和研究。实验表明制备的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料具有很好的分散性;当纳米石墨烯片的质量分数达到4%时,复合相变材料的热导率相对于纯正十八烷高出了131.9%。     

石墨烯气凝胶/二十烷相变材料的制备及性能研究

以氧化石墨烯（GO），二十烷（Eicosan）为原料，先采用胶体团聚法制备还原-氧化石墨烯气凝胶，再通过自扩散获得了还原氧化石墨烯气凝胶/二十烷复合相变材料,研究了复合材料与性能的关系。采用热重和差示量热扫描仪测试了二十烷和复合材料的热性能，确认了二十烷质量分数对复合材料的焓值的关系以及相变循环次数对材料稳定性的影响。结果表明：复合材料的焓值与二十烷的质量分数成正比；经过50次相变循环后，PCM4仍然保持稳定性。导热性能分析表明, 还原氧化石墨烯气凝胶可以改善二十烷的热导率。此外，通过太阳光模拟测试，计算出复合材料的光热转换效率为55%。     

煤基石墨烯及复合材料在储能领域的应用

石墨烯及复合材料具有比表面积大、电导率高、导热性能和力学性能良好等优点,在电极材料、传感器、储氢材料等领域具有广泛的应用。但以高碳含量的天然资源煤为前体制备煤基石墨烯及复合材料达到煤炭清洁高效利用的研究目前报道有限,尤其是将其作为电极材料应用到储能领域的研究较少。本文重点总结了以不同煤质及衍生物为原料构建不同形貌和结构的煤基石墨烯及复合材料的方法以及存在的问题,详细介绍了煤基石墨烯及复合材料在储能领域,尤其是超级电容器、锂离子电池及钠离子电池领域的应用研究现状,最后提出了当前煤基石墨烯及复合材料的主要研究方向。该综述旨在为煤基新型石墨烯及复合材料的制备开发以及在储能领域的应用提供一定的思路。     

无机芯微胶囊相变材料的研究进展

综合了近几年对无机芯相变微胶囊的报道,针对微胶囊相变材料（MCPCM）做了总结与概括,从其制备方法和应用领域进行了系统研究,并探讨了现存的问题以及需改进的方面。得到以下结论：微胶囊相变材料（MCPCM）是采用微胶囊封装技术对固-液型相变材料包覆封装的具有核壳结构的复合材料,可广泛地应用在太阳能光热储存、工业余热回收和传热流体领域。无机相变材料具有高储热密度、相变温度恒定、低成本等优点,因此无机芯微胶囊相变材料具有更好的应用空间。但目前采用的微胶囊相变材料也有其自身的缺点,如聚合物导热系数低,相变温度范围小等,有待于进一步研究。