多壁碳纳米管/聚乙烯醇缩丁醛复合相变纤维的制备与性能

利用微流控技术成功制备了以石蜡(RT27)为芯层、共混多壁碳纳米管(MWNT)的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为鞘层的核-鞘型MWNT/PVB 复合相变纤维。系统研究了MWNT 的含量对复合相变纤维的形貌、力学性能、热性能、导热性能的影响。研究结果表明,MWNT 的加入显著提高了MWNT/PVB 复合相变纤维的力学性能和导热性能。随着MWNT 含量增加,MWNT/PVB 复合相变纤维的断裂强度先增大后减小。当MWNT 含量为0.5%时,复合相变纤维的断裂强度最大,比未添加MWNT 相变纤维的断裂强度提高了28.27%。在42℃高温下,比较缠绕MWNT 含量为4%的复合相变纤维和缠绕未添加MWNT 相变纤维的模型帽子的内部温度,前者从相同的初始温度17℃升温到达石蜡RT27 的相变温度(27℃)所用的时间比后者减少了25%。研究结果为制备具有良好导热性能、高强度和稳定、快速调温性能的相变纤维提供重要的实验参考和指导。     

聚乙烯醇缩丁醛/酚醛树脂复合纤维的结构及性能

通过干法纺丝制备了聚乙烯醇缩丁醛/酚醛树脂(PVB/PF)复合纤维,研究了不同组分比例对该纤维的结构和性能的影响。结果表明,当PVB与PF质量比为5∶5时,PF在PVB中以尺寸为2～3μm的分散相存在。随着PF含量的增加,PVB/PF复合纤维的玻璃化转变温度(Tg)往高温方向偏移,且无论何种比例都表现为一个单一的Tg,这说明两者具有较好的相容性。红外光谱显示PVB与PF之间没有发生化学反应,但形成了氢键相互作用。热重分析发现PVB/PF复合纤维的热分解曲线综合了纯PVB和纯PF的特征。随着PF含量的增加,纤维的拉伸强度呈现出先上升后下降的趋势,当PVB与PF质量比为8∶2时,纤维的拉伸强度最高。     

静电纺丝制备有机固液相变纤维及应用研究进展北大核心

综述了静电纺丝制备有机固液相变纤维及应用情况,包括基于长链烷烃、脂肪酸类、聚乙二醇、石蜡的相变纤维,以及相变纤维在生物医学、食品工程、调温织物、光热存储领域的应用。列出了较好的相变纤维的有关性能数据,分析了相变纤维的发展现状,以及提高相变纤维导热性能的策略,指出有机固液相变纤维的功能化和智能化是拓展其应用领域的发展方向。     

聚乙二醇-聚乙烯醇相变储能纤维的制备及其性能

以聚乙二醇(PEG)为相变物质,聚乙烯醇(PVA)为纤维基体,加入少量丁烷四羧酸(BTCA)作为交联剂,采用干法纺丝制备相变储能纤维,利用原位交联法在纤维拉伸热定形过程中使BTCA与PVA、PEG发生交联,将PEG接枝在PVA上。研究了BTCA、PEG合适的添加量以及最佳热定形温度对PEG保留率的影响,并通过差示扫描量热法、扫描电镜对纤维的热性能和形貌进行了分析。结果表明:当PEG添加量为30%(占PVA质量的百分数)、BTCA添加量为5%(占PVA质量的百分数)时,纤维充分交联,200℃下热处理10 min所得纤维PEG的保留率98%;制得的纤维的相变热焓可达34 J/g,拉伸强度可达3.26 cN/dtex;在升降温循环400次后仍具有良好的储能性。     

水性聚氨酯/聚乙烯醇复合纳米纤维的制备及结构研究

将水性聚氨酯(WPUR)与聚乙烯醇(PVAL)按照不同质量比制备质量分数为8%的纺丝溶液,通过静电纺丝制备WPUR/PVAL复合纳米纤维。运用扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对WPUR与PVAL质量比不同的纺丝溶液制备的复合纳米纤维的微观形貌和结构进行分析。实验结果表明,PVAL的含量对复合纳米纤维的形成和形貌起着决定性的作用,随着溶液中PVAL含量的增加,纺丝过程中纺丝液逐渐从不连续复合纳米纤维转变为连续均匀的复合纳米纤维,纤维直径逐渐增大,当纺丝液中WPUR与PVAL的质量比为30∶70时,得到的复合纳米纤维形貌最佳,其平均直径为330.8 nm,具有最小标准差,为22 nm,同时随着纺丝溶液中PVAL含量的增加,所得复合纳米纤维的结晶性能增强。     

氧化钛/氧化铝复合纤维的制备工艺

以硝酸铝、氯化钛和酒石酸为原料,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为纺丝助剂,用溶胶-凝胶法制备了氧化钛/氧化铝复合纤维。结果表明,凝胶纤维在1200℃烧结后,纤维的物相为α-Al2O3和（TiO0.86）3.38,纤维的直径为22μm,纤维表面光滑,粗细均匀。     

氧化钛/氧化铝复合纤维的制备工艺

以硝酸铝、氯化钛和酒石酸为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为纺丝助剂,用溶胶-凝胶法制备了氧化钛/氧化铝复合纤维。结果表明,凝胶纤维在1200℃烧结后,纤维的物相为α-Al2O3和(TiO0.86)3.38,纤维的直径为22μm,纤维表面光滑,粗细均匀。     

皮芯复合PET相变纤维的制备及其性能研究

将质量分数为35%的十八烷吸附到凹凸棒土中制得复合相变材料,然后与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)按质量比1∶9共混制得共混母粒,将共混母粒与PET按质量比1∶1纺制成以PET为皮层,共混母粒为芯层的皮芯复合相变纤维,对皮芯复合相变纤维的结构与性能进行了研究。结果表明:复合相变材料以分散相的形式均匀分布在连续相PET中;复合相变纤维升温速率和降温速率均比PET纤维的小,复合相变纤维具有较好的调节温度性能,其熔融温度为25~30℃,结晶温度为0~15℃,经5次差示扫描量热测试,其相变温度不变;复合相变纤维在250℃以后开始分解,在常温下性能稳定,其断裂强度为2.73 c N/dtex,断裂伸长率为3.15%,能满足应用要求。     

静电纺氧化铝纤维的制备工艺

分别以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和乙酰丙酮铝作为聚合物和氧化铝前驱体,利用溶胶-凝胶法和静电纺丝技术,在合适的工艺条件下得到了形态良好的氧化铝初生混合纤维,并于1300℃烧结1 h后,得到了直径在200 nm左右的α-氧化铝纤维。透射电子显微镜(TEM)结果表明:α-氧化铝纤维是由无数尺寸在7～12 nm之间的晶粒相互融合形成的。研究了不同的升温速率对于氧化铝纤维形态的影响,结果表明:升温速率越小,越有利于氧化铝纤维的成形。通过将初生纤维于不同温度下烧结,讨论了其在热处理过程中的晶相衍变历程。     

胶原蛋白/聚乙烯醇复合纤维的结构与性能

将水溶性聚乙烯醇与胶原蛋白进行湿法纺丝,初生纤维经过热拉伸、热定型和缩醛化等后处理,制得胶原蛋白/聚乙烯醇复合纤维。结果表明,纺丝过程中固含量为16%的原液纺得的复合纤维的蛋白质存留率可以达到98%以上,原液固含量为18%的蛋白质存留率为40%～50%;扫描电镜观察表明,复合纤维为异形纤维,截面呈菊花状,原液固含量为16%的复合纤维断裂强度、初始模量分别为7．07,108．66 cN/dtex,结晶度为47．16%,复合纤维的上染率可达到95%以上,水中软化点温度为100℃以上。     

二维手风琴状棕榈酸/MXene复合相变材料的制备及性能

以二维过渡金属碳化物、氮化物和/或碳氮化物（MXene）为支撑骨架,以棕榈酸（PA）为相变材料,通过熔融共混法制备MXene复合材料（PA/MXene）,并对不同Mxene质量分数的PA/MXene进行了结构表征和热性能分析。结果表明,与纯PA相比,MXene质量分数为20%的PA/MXene（记为PA/MXene-20%）吸光范围从200.0～263.2 nm拓展到200.0～679.3 nm,热分解温度提高了13%,导热能力可增加200.0%,光热转换效率达到84.5%,可实现太阳能光热转换、热能储存的一体化应用。     

癸酸-石蜡/膨胀石墨定形相变材料的制备及性能

通过物理吸附法将癸酸-石蜡（CA-PC）二元低共熔混合物与膨胀石墨（EG）复合形成癸酸-石蜡/膨胀石墨定形相变材料,实验结果显示,CA与PC、CA-PC与EG的最佳质量配比分别为8.1∶1.9和7∶1。利用扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶红外光谱仪（FTIR）分析了定形相变材料的微观形貌和结构特点,发现CA-PC/EG的FTIR曲线上同时存在二元低共熔混合物和膨胀石墨的特征吸收峰,表明二元低共熔混合物与膨胀石墨之间没有发生化学反应,二者依靠表面张力和毛细力作用在一起,并且CA-PC二元低共熔混合物依靠物理作用被有效包封于EG的孔隙中,经过1000次加速冷热循环后,基本没有液态二元复合相变材料泄漏。通过差示扫描量热仪（DSC）得到CA-PC/EG的熔化温度和凝固温度分别为27.04℃和22.26℃,熔化潜热和凝固潜热分别为144.4J/g和133.7J/g,且EG的高导热性促进了CA-PC的蓄放热速率。同时,根据热重分析（TG）与蓄放热实验结果发现其拥有优良的热可靠性和耐热性能。因此,该CA-PC/EG定形相变材料是一种良好的低温储能材料。     

CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合相变材料的制备与热性能

将CaCl2·6H2O作为相变材料,3%的硼砂作为成核剂,以多孔Al2O3作为基体,通过真空浸渍法和多孔Al2O3的毛细吸附作用,制得不同比例的CaCl2·6H2O/多孔Al2O3复合相变材料,并进一步对其微观结构和热性能进行了分析。N2吸附脱附等温线分析证明,多孔Al2O3具有较大的比表面积。SEM照片和FTIR光谱说明CaCl2·6H2O被成功吸附入Al2O3的多孔结构中。DSC曲线显示,复合相变材料的熔融潜热可达99.81 J/g,说明其具有良好的相变储热性能。     

High damage tolerant Al2O3 composite ceramics constructed with short Al2O3 fibers

The catastrophic fracture characteristics of ceramic materials have become one of the most serious factors limiting their application in critical areas, as a result, it is urgent to overcome the brittleness and improve the damage tolerance of ceramic materials. Herein, a series of Al₂O₃ composite ceramics developed with short Al₂O₃ fibers and a compound interface phase composed of Al₂O₃ and h-BN powders, followed by investigating their fracture behaviors and damage tolerance. Results show that these composites present progressive fracture manners with the rising resistance curve (R-curve) behaviors, and the maximum crack growth toughness of the sample with 15% compound interface phase reaches above 10 MPa·m^1/2 (135% increase with respect to the reference alumina). Meanwhile, the composite ceramic exhibits an excellent ability to resist catastrophic failure with a large critical crack size (105.47 ± 19.11 μm) and high damage tolerance parameter (0.71 ± 0.06 m^1/2), which are close to 14.57 times and 5.92 times higher than those of the reference alumina. The superior performances are mainly attributed to the precise combination of compound interface phase for inducing crack and interlocking Al₂O₃ fibers for load capacity.     

氧化石墨烯/石蜡复合相变乳液的制备及对流传热特性

为提高石蜡相变乳液的传热性能，通过添加氧化石墨烯(GO)，制备了GO/石蜡复合相变乳液并对其相关性能进行了表征。搭建了流动阻力、对流换热试验台，对比研究了石蜡相变乳液及GO/石蜡复合相变乳液的流动阻力特性和对流换热特性，试验结果表明，由于GO的亲水性，复合相变乳液都表现出较好的稳定性。当GO的质量分数为0.01％、0.02％、0.03％时，复合相变乳液的热导率分别增加了20.01％、30.50％、35.18％。添加GO使乳液的流动阻力略有增加，直管段最大增加了6.70%，90°弯管处最大增加了13.20%；对流传热系数随着GO浓度的增加而增大，当GO浓度为0.03％时，对流传热系数最大提高了43.90％。     

纳米复合相变蓄热材料的制备与特性

相变蓄热材料（phase change materials,PCMs）是相变蓄热技术研究的基础。针对普通相变蓄热材料热导率低的缺点,采用纳米技术改善石蜡的相变传热性能,从而提高其热导率及热扩散系数。通过纳米颗粒-石蜡复合材料熔化过程测试和纳米颗粒沉降过程观察,确定铜纳米颗粒和Hitenol BC-10分别作为实验用纳米颗粒和分散剂,在制备稳定的纳米铜颗粒-石蜡复合相变材料的基础上,对其热物性进行了实验研究。结果表明纳米铜颗粒的添加使得石蜡热导率增幅最大,实验测得固态纳米铜-石蜡热导率提高7.9%,液态提高3.8%,而固、液态热扩散系数则分别提高了20.6%和16%。     

膨胀石墨/有机质复合相变材料的制备及性能

以膨胀石墨为支撑材料,石蜡、十六酸和硬脂酸为相变主材,采用熔融共混法制备复合相变材料,并对材料的热-电性能进行测试分析。结果表明,在3种有机质中分别添加7%、9%和11%的膨胀石墨,并在4MPa下压制成型,分别在65℃、70℃和75℃的烘箱中充热30min,有机质均未出现泄漏;相比3种纯有机质,复合相变材料的充热时间分别缩短32s、622s和231s,其放热时间分别缩短1040s、1327s和1311s。充热时复合材料的升温速率比固态下的纯有机质快,放热时复合材料全过程都比纯有机质降温速率快;经过60次热循环之后质量损失率均小于0.05%;成型后的复合材料充热时,温度场分布均比纯有机质均匀,放热时温度场分布基本一致,但成型对复合材料的温升有所抑制;复合材料的热导率分别比对应的有机质提高10.12～11.19倍、9.00～15.50倍和5.58～6.76倍;在2～8MPa时,复合材料的电阻率分别在0.092～0.150Ω·cm、0.058～0.146Ω·cm和0.020～0.041 Ω·cm之间,均小于1Ω·cm,说明制备的复合相变材料具有良好的热-电性能。     

Melamine formaldehyde/polyvinyl alcohol composite fiber: Structures and properties controlled by reaction‐induced phase separation

Melamine?formaldehyde resin (MF)/polyvinyl alcohol (PVA) composite fibers with different phase structures and properties were prepared through reaction induced phase separation by wet spinning. Raman spectroscopy, rotary viscometer, and miscibility index were used to characterize the MF resins with different reaction degrees (RD). The phase structures of composite spinning dopes and composite fibers were observed by optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM). Mechanical properties, flame retardant properties, and thermal stability of the composite fibers were also tested. Results show that the composite fibers made from MF resins with different RD have different phase structures and properties; when the miscibility index (MI) of MF resin is 1.60, the obtained MF/PVA composite fiber shows a sea‐island phase structure, which endues the fiber with the best comprehensive properties: the breaking strength, breaking elongation, rupture work and limiting oxygen index (LOI) are 4.29 cN/dtex, 13.55%, 8.46 × 10^?5 J/dtex and 43.1%, respectively. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2016 , 133, 42918.     

空调用纳米有机复合相变蓄冷材料制备与热物性

针对目前空调用有机相变蓄冷材料热导率低的问题,将具有高导热性的纳米材料(MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃)添加到所开发制备的二元复合有机蓄冷材料(质量比73.7:26.3的辛酸/肉豆蔻醇)中,从纳米材料的种类和浓度两方面,研究其对复合有机蓄冷材料热物性的影响。实验发现:对于MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃ 3种纳米材料,当其质量分数分别小于0.3%、0.4%、0.8%时,对应纳米复合材料热导率随纳米材料浓度的增加幅度较为明显;与原二元复合有机相变蓄冷材料相比,添加0.3%的MWNTs,热导率提高26.3%;添加0.4%的Al₂O₃,热导率提高13.1%;添加0.8%的Fe₂O₃,热导率提高32.1%;当在一定纳米材料质量分数(如0.7%)下,加入纳米颗粒的复合材料导热性能效果依次为Fe₂O₃>MWNTs>Al₂O₃。不同纳米粒子的添加对原蓄冷材料的相变温度和相变潜热影响很小,相变温度变化波动最大为0.4℃,相变潜热变化波动范围最大为1.4%。