石蜡/膨胀石墨/石墨烯/铝蜂窝复合相变材料的制备及锂电池控温性能研究

以石蜡(PW)作为相变基体,膨胀石墨(EG)和石墨烯协同增强导热,铝蜂窝作为结构增强材料,制备高性能、高导热的复合相变材料(CPCM).在不同EG和石墨烯含量下,通过扫描电子显微镜、X射线衍射、差示扫描量热仪、热导率分析仪对所制相变材料进行表征与测试分析.结果 表明:将EG质量分数控制为10％,复合相变材料的导热系数随...     

水溶液法制备硝酸盐/膨胀石墨粉复合相变材料的实验研究

在制备(KNO3-LiNO3-Ca(NO3)2)/膨胀石墨粉(Expanded graphite,EG)复合相变材料过程中,硝酸共晶盐与EG的混匀程度直接影响着复合相变材料的蓄放热性能。KNO3、LiNO3、Ca(NO3)2按一定比例熔融混合制备得到共晶盐,然后再加入不同质量的水使共晶盐溶解,最后再将设定质量比的EG加入并搅拌混匀,加热将水分蒸发完全后得到复合相变材料。利用电子扫描显微镜(SEM)观察EG的微观形貌,用综合热分析仪(DSC Q600)测定所制备的复合相变材料的相变潜热值并用导热仪测量其导热系数。实验结果表明,对于EG质量分数为5%的复合相变材料,当溶解水量大于200g时,热物性较为理想。另外,EG含量越多,复合相变材料的导热系数越大。     

铝蜂窝增强膨胀石墨/石蜡复合材料的制备和性能研究

以石蜡(PW)为相变材料、膨胀石墨(EG)为导热增强剂和定形材料、铝蜂窝为导热和结构强度增强材料,制备了铝蜂窝增强EG/PW复合材料板。通过X射线衍射仪、红外光谱和差示量热等手段分析了铝蜂窝增强EG/PW复合材料的物相、化学结构和相变行为,测试了导热系数,并对比了PW和铝蜂窝增强EG/PW复合材料对动力锂电池的控温散热效果。结果表明:EG与PW之间未发生化学反应,EG/PW复合材料的相变潜热略低于理论计算值,过冷度变小;其导热系数随EG含量的增加而增大;与PW相比,铝蜂窝增强EG/PW复合材料对动力锂电池具有良好的控温散热效果。     

复合相变材料的制备及其对磷酸镁水泥水化热的影响

以石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构制备复合相变材料(CPCM),采用差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱仪、导热系数测试仪和RC-4温度测试仪,研究了CPCM的性质及其对磷酸镁水泥(MPC)水化产物、导热性以及水化热的影响规律。实验表明,与石蜡相比,CPCM的相变温度、相变焓略有降低,颗粒粒径减小,分散性提高,导热性能增强;CPCM是石蜡和膨胀石墨的物理复合,没有新物质生成,具有相变材料良好的热性能,通过CPCM相变,吸收MPC水化放出的热量,使得水化体系温度降低,MPC水化反应速度减慢;CPCM加入MPC后,CPCM相变控温范围无明显变化,MPC导热系数略有减小,MPC水化产物无明显变化,吸热峰温度略有升高,热稳定性提高。     

无机盐/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

为了改善单一相变材料易泄露、潜热较低、稳定性差等问题,以三水合乙酸钠作为主要相变材料,十二水合磷酸氢二钠作为成核剂,聚丙烯酸钠作为增稠剂,膨胀石墨作为导热增强剂,通过熔融共混法制备了形状稳定的复合相变材料。通过步冷曲线法、DSC差示扫描量法、SEM扫描电镜及热循环实验对材料特性进行表征和测量。结果表明,膨胀石墨可以较好地吸附基底材料,起到导热桥架的作用,当膨胀石墨的含量逐渐增加时,复合相变材料的相变温度略微降低,过冷度有效减小,导热系数大幅提升,储热性能没有显著变化。综合分析,复合相变材料的最佳配比为n(SAT)∶n(DSP)∶n(PAAS)∶n(EG)=100%∶4%∶1%∶8%,其相变温度为57.1℃,相变潜热为219.2 kJ/kg,具有良好的热稳定性。     

膨胀石墨定形复合相变材料热性能可视化研究

膨胀石墨(EG)作为吸附材料不仅可以防止石蜡(PA)泄漏，还可以提高复合相变材料的导热系数。采用熔融混合法制备了EG含量不同的3种石蜡/膨胀石墨(PA/EG)定形复合相变材料，并对复合相变材料的潜热、热导率、热稳定性和热分解特性进行研究；搭建了可视化控温系统，在恒热流密度下采用红外热成像仪对复合相变材料传热特性进行可视化研究。研究结果表明：EG含量为30%(wt,质量分数，下同)时，复合相变材料导热系数为5.21W/(m·K),与PA相比提高约20倍；随着EG含量的增加，复合相变材料的相变焓逐渐降低，当EG含量为30%时，循环100次后复合相变材料的相变焓为183.6J/g;从熔融过程的温度可视化结果可得，复合相变材料中的EG虽然削弱了自然对流的影响，但是由于其导热系数远高于PA,所以复合相变材料温度变化较为明显。     

导热增强型纳米/微米复合相变蓄热材料的制备及性能研究

采用十八醇(OA)、硬脂酸(SA)、纳米氧化锌(纳米ZnO)、微米铜(Cu)、膨胀石墨(EG)按63.85∶36.15∶1.00∶1.00∶8.00质量配合比混合制得OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)及导热系数仪,表征其形貌、化学结构、热学性能和导热性能。结果表明,OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG复合材料相变温度为55.38℃,相变潜热为195.4J/g,失重范围为213.27～359.05℃,失重率为91.8%,具有较好的热性能,经300次冷热循环后性能稳定。OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG相变材料具有合适的相变温度,较高的潜热以及较低的成本,在储能系统尤其是保温容器中具有较大的应用潜力。     

膨胀石墨/石蜡复合相变材料的碳纳米管掺杂改性研究

为了制备兼具高相变潜热和高导热系数的膨胀石墨/石蜡(EG/PA)复合相变材料,使用真空浸渍法并通过碳纳米管(CNTs)掺杂对复合相变材料进行了改性。导热性能测试分析发现,当复合相变材料中石蜡质量分数较高时,CNTs掺杂可以有效地增强复合相变材料的导热系数,并且随着CNTs掺杂含量的提高复合相变材料的导热系数也逐渐增大,但是当CNTs掺杂量高于0.8%(质量分数)时导热系数增大速度变慢,因此优化的CNTs掺杂含量为0.8%(质量分数)。在此优化参数下,复合相变材料的熔化潜热从145.27 J/g变到144.39 J/g几乎没有变化,而导热系数从2.141 W/(m·K)提升至4.106 W/(m·K),提升了约1倍,并且在100次热循环之后仍然保持很好的储热能力,具有较好的热循环稳定性。     

高定形聚乙二醇/剑麻纤维素/膨胀石墨相变储能材料的研制及热性能

以聚乙二醇(PEG)作为相变组分,以高导热的膨胀石墨(EG)和富含羟基的剑麻纤维素(CSF)作为相变支撑组分,分别利用自制的超声辅助真空设备进行动态灌注或机械搅拌进行熔融共混制备了不同PEG用量的定形相变储能材料(PCMs)。采用扫描电子显微镜、高分辨率光学相机、差示扫描量热仪、Hot disk-导热仪、热重分析仪等技术测试了PEG基复合PCMs的微观形貌、定形性、储热性能、导热率及稳定性。结果表明,新颖的动态灌注法制备的PEG基复合相变材料呈现出更致密的微观形态,更好的储热性能和更高的导热率及热稳定性。同时,实验发现由于CSF大量的极性羟基和多孔隙结构,当CSF质量分数为30%,EG质量分数为1%时,复合材料表现出极好的定形效果。     

高定形聚乙二醇/剑麻纤维素/彭胀石墨相变储能材料的研制及热性能

以聚乙二醇(PEG)作为相变组分,以高导热的膨胀石墨(EG)和富合羟基的剑麻纤维素(CSF)作为相变支撑组分,分别利用自制的超声辅助真空设备进行动态灌注或机械搅拌进行熔融共混制备了不同PEG用量的定形相变储能材料(PCMs).采用扫描电子显微镜、高分辨率光学相机、差示扫描量热仪、Hot disk-导热仪、热重分析仪等技术测试了PEG基复合PCMs的微观形貌、定形性、储热性能、导热率及稳定性.结果表明,新颖的动态灌注法制备的PEG基复合相变材料呈现出更致密的微观形态,更好的储热性能和更高的导热率及热稳定性.同时,实验发现由于CSF大量的极性羟基和多孔隙结构,当CSF质量分数为30％,EG质量分数为1％时,复合材料表现出极好的定形效果.     

石墨/石蜡复合相变储热材料的热性能研究

膨胀石墨(EG)在超声作用下解离成微米级石墨片层(MSGF),并加入到石蜡基体中制备得到石墨/石蜡复合相变储热材料,并对复合相变材料的结构和热性能进行表征。实验结果表明,该石墨/石蜡复合相变储热材料储热速率加快,化学性质稳定。随MSGF质量分数的增加,固态及液态复合材料的导热系数均呈非线性显著增长,相变温度及相变潜热略有降低。     

正癸酸-月桂酸-硬脂酸三元低共熔体系/膨胀石墨复合相变材料的制备与表征

将正癸酸(DA)、月桂酸(LA)和硬脂酸(SA)熔融共混制备了三元体系相变材料(DA-LA-SA),以DA-LA-SA为相变材料,膨胀石墨(EG)为载体材料,用熔融共混法制备不同DA-LA-SA含量的三元低共熔脂肪酸/膨胀石墨复合相变材料(DA-LASA/EG-PCMs)。采用FT-IR、XRD、SEM、TGA和DSC对其组成成分、晶体结构、微观形貌、相变温度和相变焓进行表征。结果表明,当DA、LA和SA的质量配比为1∶8∶1时,DA-LA-SA具有较低的相变温度和较高的相变焓;EG由大量的微孔构成,通过微孔束缚和表面吸附与DA-LA-SA物理结合,具有良好的稳定性;EG质量分数为10%时,所制备的DA-LA-SA/EG-PCMs三元相变体系复合相变材料的相变温度为38.6℃,相变焓为123J/g,导热系数为3.572 1 W·(m·K)-1,分散均匀,颗粒粒径较小,具有优良的热性能和稳定性。     

正辛酸-癸酸/膨胀石墨低温复合相变材料的制备及热物性研究

针对有机相变材料热导率低的问题,以质量比71∶29的正辛酸(OA)-癸酸(CA)为基液,通过添加膨胀石墨(EG)制备用于医药冷藏运输系统的复合相变材料。利用EG表面多孔结构的吸附性原理,制备出EG最佳质量分数为8%的OA-CA/EG低温复合相变材料。通过差示扫描量热仪测得OA-CA/EG的相变温度为0.9℃,相变潜热为112.7J/g。利用热常数分析仪测得OA-CA的热导率为0.3231W/(m·K),OA-CA/EG的热导率为1.649W/(m·K),加入EG使得OA-CA的热导率提高了4.1倍。对OA-CA/EG进行100次蓄放冷循环实验,结果表明循环前后其相变温度、潜热值以及热导率均未发生明显变化。稳定的蓄放热性能使得OA-CA/EG在医药冷藏运输系统具有广阔的应用前景。     

膨胀石墨/石蜡复合材料的制备及热管理性能

石蜡作为相变材料(PCM),膨胀石墨(EG)为导热增强剂,制备不同EG含量的膨胀石墨/石蜡(EG/PCM)复合材料。采用瞬态热线法测量样品的导热系数;把EG/PCM应用于锂离子电池热管理,研究不同EG含量的EG/PCM热管理性能;采用ANSYS软件分析EG/PCM的导热系数对锂离子电池热管理的影响。结果表明:EG的加入大幅度提高了PCM的导热系数,EG含量≥9%时,EG/PCM的导热系数呈各向异性;锂离子电池表面温度随EG含量增加而减小,EG(12)/PCM(88)表现出优异的热管理性能;适当地提高EG/PCM的径向导热系数,有利于提高它的热管理性能。     

二十二烷/膨胀石墨复合相变材料的制备与表征

基于膨胀石墨(EG)良好的热性能和吸附性,以膨胀石墨为吸附介质,以二十二烷(DE)为相变材料,用熔融共混法制备了二十二烷/膨胀石墨复合相变材料,采用扫描电镜、差示扫描量热仪、综合热分析仪、X射线衍射仪等对其进行性能测试和表征分析。结果表明,膨胀石墨具有网络状微孔结构,通过与二十二烷的物理结合将其封装,使其稳定性提高,同时颗粒粒径较小且均匀性较好,分散性提高;随着膨胀石墨含量的增加,复合相变材料导热系数提高、热稳定性增强;复合相变材料的相变温度较二十二烷略有降低,过冷现象得到改善,并具有较高的相变潜热;综合分析,复合相变材料中膨胀石墨的最佳含量为10%(质量分数)左右。     

石墨泡沫/共晶盐复合相变材料的制备及其热物性

为强化二元硝酸共晶盐(NaNO3/KNO3)的导热性能,在共晶盐中添加石墨泡沫制出石墨泡沫/共晶盐复合相变材料;对共晶盐和复合相变材料的相变特性进行差示热分析;对石墨泡沫的导热系数和复合相变材料的有效导热系数进行测定,并用拉曼光谱对复合相变材料进行稳定性分析。结果表明,石墨基复合材料可以用熔融浸渗法制备,且制备样品的稳定性能良好。复合相变材料的相变温度(221.3°C)与共晶盐(222.4°C)相似,其相变潜热与基于复合材料中共晶盐含量的潜热值相近(下降3.74%)。受石墨骨架高热导率的影响,复合相变材料的导热能力明显提高,与纯共晶盐比增加了102倍。     

水溶液法制备NaNO3-LiNO3/石墨复合高温相变材料研究

利用饱和水溶液法,在NaNO3和LiNO3混和溶液中添加膨胀石墨(EG),在温度90℃的水浴箱内用强力电动搅拌机搅拌,随后放入120℃电热恒温鼓风干燥箱内24h烘干,得到NaNO3-LiNO3/EG高温复合相变材料,并分别制备了EG含量为10%、20%、30%的相变材料。利用SEM、DSC、Hot-disk和自行设计的自动循环设备分别对复合相变材料的微观形貌、相变温度、潜热、导热系数以及热循环过程中储放热行为进行了测试。研究表明,NaNO3-LiNO3共晶盐能够被吸附到石墨片层之间,形成稳定、均一的复合相变材料。随EG含量的增加,复合相变材料的有效潜热不断降低,但是相变温度变化微小,相变材料本身的储热性能也没有显著的变化,因此EG没有改变相变材料的储热性能。EG含量的增加,会显著提高复合相变材料的导热系数,并且随EG含量的增加而不断增大。EG含量低的复合材料在多次蓄放热的热循环过程中,热稳定性较好。饱和水溶液法制备NaNO3-LiNO3/EG复合相变材料是一种非常有效的强化复合材料导热功能的制备方法。在实际应用中,要综合考虑储热量、导热性能和热稳定性等各方面因素进行优化选择,以便使储热系统能够高效率、快频率、长寿命地运行。     

热储能相变PW/GO/水泥复合材料的力学和热性能研究

利用混合法,将石蜡(PW)和石墨烯(GO)混合,制备了PW/GO相变材料;然后将PW/GO相变材料和普通水泥复合,制备了PW/GO/水泥复合材料。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对PW/GO相变材料的表面形貌进行表征;采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对PW/GO相变材料的分子结构进行表征;采用力学万能试验机对PW/GO/水泥复合材料试样进行抗压性能、抗弯性能测试;采用差示扫描量热仪对复合材料进行热性能分析,并采用自制装置对复合材料的热调节能力进行了研究。SEM和FT-IR分析可知,PW/GO相变材料在多层GO缝隙中填充了大量的PW,两者成功进行了复合,但并未改变两者的分子结构;加入PW/GO相变材料可以提高水泥基材料的热能储存效率,30%(质量分数)PW/GO含量的水泥复合材料的抗压强度和抗弯强度分别可达33.2和5.5 MPa,熔融值(ΔH_m)和结晶值(ΔH_f)分别可达34.02和33.85 J/g; PW/GO相变材料的掺入降低了室内的温度波动,提供了良好的温度舒适度,表现出良好的应用潜力。     

石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储热性能研究

由二元相图确定出石蜡-硬脂酸二元低共熔物的质量配比为m(石蜡)∶m(硬脂酸)=17∶8,按上述配比通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸复合相变材料,将石蜡-硬脂酸复合相变材料与石墨通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料,通过储/放热实验和差示扫描量热法(DSC)对石蜡-硬脂酸和石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的热性能进行了测试和表征。结果表明,石蜡-硬脂酸复合相变材料的相变储热性能好;随着石墨含量的增加,石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储/放热时间明显缩短,导热性能大幅度提高,但相变潜热逐渐降低,相变温度保持不变。制备的石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热,导热性能优良,可用于低温储能领域。     

癸酸/辛酸-纳米复合相变材料的热物性实验研究

针对脂肪酸有机物癸酸/辛酸(质量比30∶70)复合相变材料存在导热系数低的缺点,本文分别按不同比例添加10~30nm的纳米铜粉、纳米氧化铝和纳米氧化铁制备出癸酸/辛酸纳米复合相变材料。结果表明:添加了质量分数为0.1%~0.4%的纳米材料后,复合相变材料具有良好的热稳定性,未出现沉淀现象;导热系数与原基液相比有大幅度提高,依次提高5.1%~6.5%、4.0%~12.4%、6.7%~17.5%,相变温度点波动范围小(±0.39℃),相变潜热变化不大,提高幅度为2.2%~5.5%,因此选择加入适当适量的纳米材料可改善原相变材料的热物性。