聚乙二醇/氧化石墨烯相变储能材料研究

以氧化石墨烯(GO)为载体材料和导热增强相,聚乙二醇(PEG)为相变材料,制备得到了聚乙二醇/氧化石墨烯(PEG/GO)复合相变储能材料。对产物进行FTIR、SEM、DSC等测试表征,并分析了GO的添加量对制备得到的PEG/GO复合相变储能材料的相变稳定性和导热性的影响。实验结果表明,GO的高比表面积和二维片层结构有利于提高其对PEG的吸附效果,当GO含量为15%时,PEG/GO复合相变材料在高于PEG熔融温度时具有良好的形状稳定性,其热导率与纯PEG相比提高了近6倍,同时复合材料仍具有较高的相变焓。     

智能调温聚氨酯固-固相变材料的研究

采用化学改性的方法,将不同含量,不同分子量的聚乙二醇(PEG)接枝到以聚醚型的聚氨酯(PU)上,制备出一种新型的固-固相变材料。并通过红外光谱法(IR),示差扫描量热法(DSC)来研究合成材料的结构与相变行为。结果表明,PEG成功地接枝在高分子链PU上,且具有较好的相变焓,适合的相变温度,并当PEG分子量相同时,随着PEG含量的增加,相变材料相变焓增大,热切热稳定性有明显改善,当PEG含量相同,PEG分子量在600～2000时,随着分子量的增加,材料的相变焓增大。     

聚乙二醇单甲醚固-固相变材料的合成与性能测试

为得到相变温度较低,相变焓较高的相变材料,以聚乙二醇单甲醚(MPEG)为软段,4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、新戊二醇(NPG)为硬段,合成聚氨酯固-固相变储能材料.利用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、红外光谱(IR)、偏光显微镜(POM)分析了材料的形态结构和相变行为.结果表明:所制备的相变材料具有良好的固-固相变储热性能,相变焓达到146.6 J/g,相变温度为43.92℃,且具有很好的热稳定性.相过程的变实质是相变材料中的软段MPEG在结晶态与为非晶态之间相互转化的过程.     

PEG/活性炭相变材料改性沥青

利用PEG/活性炭复合固-固相变材料对沥青进行改性,制备出相变材料改性沥青。对不同配比的相变材料改性沥青进行老化、高低温交变等处理,观察其外观,并利用电子拉力试验机和热机械分析仪(TMA)测试改性沥青的延展性、软化点等性能。研究表明,当PEG/活性炭相变材料含量为20%时相变材料改性沥青的延展性最好,相变材料含量为15%~25%时,改性沥青的软化点明显提高。     

P(PEGA-HAM)/PEG与PP共混蓄热调温纤维的制备及其性能

以P(PEGA-HAM)/PEG固-固相变粒子为相变材料(PCM)、以PP-g-PEGA为增容剂与成纤聚合物(PP)按不同比例混合,通过熔融纺丝工艺制备不同相变材料含量的蓄热调温纤维。IR测试分析确定了固-固型相变粒子的化学结构以及三元共混体系的化学组成;通过DSC、纤维强力仪以及SEM表征了蓄热纤维的热性能、力学性能以及外观形态;利用XRD和毛细管流变仪表征了三元共混体系的结晶性能和流变性能。结果表明,当PCM为12%、PP-g-PEGA为3%时,调温纤维的相变焓为12.17J/g,断裂强度为4.86cN/dtex,纤维表面光滑完整;P(PEGA-HAM)/PEG含量的增多破坏了PP基体中α晶的形成,使得PP的结晶度降低,三元共混体系的剪切黏度随着PCM的增多呈现先减小后增大的流变行为,剪切黏度随着温度的升高而降低。     

相变储能水箱蓄放热性能多因素模拟分析

目的研究多种影响因素下的相变储能水箱蓄放热性能,优化相变储能水箱设计参数.方法以CFD软件为平台,从4个方面模拟了11组相变储能水箱的蓄放热情况,确定最优的相变储能水箱设计参数.结果模拟结果表明,采用直径30 mm相变封装单元的水箱蓄放热速度比采用40 mm和50 mm相变封装单元的水箱更快.放热阶段应在满足供热需求的前提下选取较小的水箱进水流速.相变材料(PCM)的导热系数提高0.1 W/(m·K),节省了近50%的蓄放热时间.相变封装单元交错排列时相变储能水箱蓄放热效果好于顺序排列.最后选取最优的设计参数进行模拟,模拟结果显示放热时水箱出水被加热2℃以上的时间为1.45 h,占总放热时间的63%.结论笔者分析得出的结果将为实际相变储能水箱的设计提供参考,有利于提高相变储能水箱的蓄放热性能.     

新型相变储能材料的研究

相变储能材料技术是近年来材料领域新兴的研究热点,该技术对建筑节能、解决能源紧张有着重要的应用价值．笔者主要介绍了相变储能材料的相变机理及分类,以及利用低共熔点原理制备一种新型的“相变合金”．并采用活性炭及废弃硅藻土对制备的相变材料进行吸附．通过实验研究,制备了一种储热密度大、相变温度较低、适于在建筑结构中的固-固型相变材料．     

PEG/PAM复合定形相变材料的制备与热性能

为了设计制备具有较高相变焓的复合定形相变材料,采用化学交联法制备半互穿网络型聚乙二醇/聚丙烯酰胺(PEG/PAM)复合定形相变材料,并通过分子动力学模拟计算其导热系数;采用DSC、TG、泄漏率测试和导热系数测试对复合材料的热性能、热稳定性、固-固定形效果和导热性能进行研究.结果表明:随着PAM含量升高,PEG/PAM复合材料的热焓值和泄漏率降低,热稳定性和导热率增加.其中,PEG质量分数为70%时,复合相变材料具有高的相变焓107 J/g、良好的热稳定性和优异的定形效果.通过模拟计算得出的导热系数值和实验值相一致,误差值都小于5%.本结论能对更复杂复合定形相变材料的导热系数进行预测和理论指导.     

相变材料在建筑节能及其它领域的研究与应用

相变材料可制成具有储能和调温功能的新型建筑材料,具有储能密度大及近似恒温下的吸热放热等优点,能有效维持室内环境的舒适度,并降低建筑采暖制冷所需的能耗和费用,在建筑节能领域具有广阔的应用前景．此外,相变储能材料在废热回收、冷却、控温等多个领域也都有所应用．本文主要论述了相变材料的分类、蓄热机理及相变建筑材料的复合工艺等,重点介绍了相变材料在国内外建筑节能及其它领域的研究与应用．     

载体材料表面性质对定形相变材料相变行为的影响

为了研究载体材料与相变材料的界面相互作用机制,以聚乙二醇(PEG)为相变材料、分子筛MCM-48和有序介孔碳CMK-5为载体材料,采用物理共混的方法制备PEG/MCM-48和PEG/CMK-5两类定形相变材料.利用氮气吸附、TEM、FT-IR、XRD和DSC等表征技术,研究定形相变材料中载体材料的表面性质对相变材料PEG的定形能力、结晶度、相变行为的影响规律.研究结果表明,CMK-5和MCM-48具有相似的有序介孔结构,但是其化学组成不同;CMK-5与PEG的界面相互作用力弱于MCM-48与PEG的界面相互作用力.因此,PEG在CMK-5中的结晶度和相变焓均大于其在MCM-48中的结晶度和相变焓.     

蓄热变色涂层的制备

利用具有固-固相变蓄热特性的多元醇为蓄热体,以甲基纤维素为填料和连接体、混合温致变色材料得到具有蓄热和感温变色特性的涂料。     

SiO_2气凝胶绝热材料传热模型及导热性能研究

常温、真空条件下,SiO_2气凝胶材料的导热性能决定了真空绝热板的表观导热性能,真空条件下影响其等效热导率的因素及对影响因素的规律研究可为芯材和真空绝热板的生产提供理论依据。文章基于气凝胶绝热材料的热导率计算模型,利用MATLAB软件编程计算其有效热导率,研究了压强、密度、纤维体积分数对SiO_2气凝胶绝热材料等效热导率的影响规律。结果表明:常温条件下,随着压强降低,气凝胶的热导率显著降低,压强1 k Pa时,气凝胶的热导率随压强降低趋于平缓,材料内气相热导率降低;密度减小使得固相热导率降低,而同时孔隙率增大使气相热导率增加,二者共同作用时,气凝胶材料存在最佳密度值,导致总热导率最小;纤维体积分数增加,固相热导率增大,增加对材料内部热辐射的抑制,最佳纤维体积分数使复合了纤维的SiO_2气凝胶材料热导率最小。     

有机相变储热复合材料的储/放热性能研究

以高孔隙率泡沫石墨材料作为骨架在真空环境下吸附石蜡,制备而成新型有机相变储热复合材料。利用HotDisk热常数分析仪和差示扫描量热仪(DSC)研究了其热性能,结果证明复合材料的导热能力得到了极大强化。对分别填充了复合材料和纯石蜡的以水作为热媒的储热槽进行了实验研究,重点考察了两者在储热和放热过程中的温度均匀性、储能速率及泡沫石墨对石蜡相变的影响,同时就泡沫石墨的孔隙率大小对复合材料导热性能和储能速率的影响规律进行了对比分析。研究表明,复合材料的相变温度区间基本不变,导热性能提高了21倍,相变时间缩短了56%以上,相变界面移动加快,储热槽的储热、放热性能和储能密度有了很大提高;不同孔隙率会影响复合材料的导热系数、储能速率和储能容量,在提高储能速率和保证储能容量两者之间,选择孔隙率为91%的泡沫石墨作为复合材料骨架应是一最佳值。     

相变储能材料溶胶-凝胶复合法研究

提出一种采用溶胶-凝胶法对相变储能材料进行复合的制备方法.在模拟环境中,重点研究了制备工艺各因素如陈化时间、陈化温度、相变材料用量、分散剂用量和超声波分散时间等对复合相变材料的影响.研究表明:当相变材料加入量为14 g、陈化温度为80℃、陈化时间为4 min、分散剂用量为1.5 g和超声波分散时间为10 min时,制备出的储能复合相变材料具有极好的热性能,达到了储能效果.     

纳米填料对储能式散热器性能影响的数值研究

针对储能式电子器件散热器性能受相变材料较低导热能力限制的问题,采用添加高导热纳米填料的方法提高相变材料的表观导热系数,并对储能式散热器的性能提升潜力进行分析. 在短时大功率加热(热流密度为10 W/cm2)的条件下,对以二十烷为相变材料的储能式散热器在添加碳纳米管填料之后的工作过程(熔化和凝固传热)进行了三维数值模拟. 结果显示,由于相变材料表观导热系数的提高,散热器的性能随碳纳米管添加量的增加而提升,其提升程度与添加量呈近似线性相关| 当加入体积分数为10%的碳纳米管时,散热表面的最大温升相对于无碳纳米管的情形降低了8 ℃,散热器的等效总热阻则降低了14%,说明该方法是提高储能式散热器性能的有效途径．     

石蜡@SnO_2-Al_2O_3微胶囊复合相变材料的合成及其热物性

通过原位化学沉积的方法制备了石蜡@SnO_2-Al_2O_3微胶囊复合相变材料,采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)以及X射线衍射仪(XRD)等方法测定分析了该复合相变材料的微观表面形貌、化学构成和晶体结构;采用差示扫描量热计(DSC)、热导率仪和热重分析仪(TGA)法测试分析了该复合材料的相变特性、热导率以及热稳定性等热物性。结果表明:原位化学沉积方法可成功制备石蜡@SnO_2-Al_2O_3微胶囊复合相变材料,且石蜡@SnO_2-Al_2O_3复合材料具有明显的核壳结构;石蜡@SnO_2-Al_2O_3微胶囊复合相变材料的相变潜热为85.14 J/g,该复合材料的热导率有明显提高,并在190℃以下表现出优异的热稳定性能。     

石蜡/交联聚乙烯高分子固-固相变贮能材料的制备

以硅烷交联聚乙烯为骨架,以石蜡为相变贮能材料,采用"溶解-交联"和"交联-溶胀"两种不同工艺方法制备了石蜡/交联聚乙烯高分子固-固相变贮能材料,并对其热机械性能、力学性能及使用性能进行了研究.研究结果表明,制得的相变材贮能料具有较高的相变焓.经过一段时间(10h左右)稳定性测试,石蜡的迁移量不再增加,材料性能基本稳定,相变材料的相变焓、相变温度变化不大.     

PNHMPA/PEG半互穿网络定形相变材料的性能

为制备适用于调温纺织品领域的蓄热功能材料,以N-羟甲基丙烯酰胺(NHMPA)为网络剂单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,在反应的同时加入线性聚乙二醇(PEG),采用溶液聚合法制备出了聚N-羟甲基丙烯酰胺(PNHMPA)/聚乙二醇半互穿聚合物网络(S-IPN)定形相变材料,定形载体为化学交联的PNHMPA,蓄热工作物质为互穿缠结物理交联的PEG相变材料。通过溶胀实验,对定形相变材料的开孔程度和耐水洗性进行了研究,采用扫描电镜、差热扫描、热重分析等方法对溶胀处理前后半互穿网络定形相变材料的结构形态和热性能进行了研究。研究表明,交联网络载体对PEG具有良好的固定效果,定形相变材料具有较高的相变焓和良好的热稳定性,半互穿网络定形相变材料具有均匀分布、尺寸为微米级的三维孔洞。     

硬脂酸甘油酯/泡沫金属相变材料储热性能

利用真空熔融浸渍法制备单硬脂酸甘油酯(GMS)/泡沫金属复合相变材料,并利用纳米石墨片(GnPs)进行改性实验,研究改性后的性能;对复合相变材料进行导热率、SEM、XRD、DSC测试。结果表明,复合相变材料制备过程中无反应,有较好的相容性;有机物较好地吸附在泡沫金属骨架上,经GnPs改性后,在金属孔隙中形成纳米级的层状褶皱结构,提高了吸附性和热导率;复合相变材料的相变潜热随填充量的增大而增大,PPI大的泡沫金属对GMS吸附更好,但是热导率有所降低,GnPs改性后甘油酯的填充量和材料导热系数均有所提高。     

导热填料对HDPE/石蜡定形相变材料性能的影响

采用熔融共混技术,在高密度聚乙烯（HDPE）/石蜡定形相变材料中添加普通石墨、氧化膨胀石墨、超声膨胀石墨以及膨胀石墨（EG）4种导热填料制备导热定形相变材料（PCM）。SEM图表明导热填料可以与HDPE、石蜡均匀混合。添加导热填料后定形相变材料的渗漏率有增大的趋势,但添加普通石墨和超声膨胀石墨时,渗漏率随导热填料含量的增加而增加,添加氧化膨胀石墨和EG时,PCM的渗漏率随导热填料含量的增加而降低。定形相变材料中添加导热填料时其热导率有显著提高。添加EG时,定形相变材料的热导率提高最多,提高率达144.7%。