CaCl2·6H2O/EG复合相变材料的制备与性能研究

为了改善六水氯化钙的蓄放热性能,以六水氯化钙为相变材料（PCM）、膨胀石墨（EG）为载体、六水氯化锶为成核剂,采用物理吸附法制备六水氯化钙/膨胀石墨复合相变材料,研究复合相变材料的热物理特性. 采用步冷曲线法,研究复合相变材料的过冷度、蓄/放热性能和热循环稳定性;采用扫描电镜、差示扫描量热法、热流计导热仪,对复合相变材料的显微形貌、相变潜热、相变温度、比热容和导热系数进行测定. 结果表明：在六水氯化钙中添加质量分数为10%的膨胀石墨和质量分数为2%的六水氯化锶,复合相变材料的相变潜热为151.6 J/g,导热系数提升至3.328 W/(m·K),过冷度保持在2 °C以内. 相变材料的导热系数及过冷度得到显著改善.     

石墨填充复合相变储能材料导热性能和稳定性能研究

以三水醋酸钠作为储能单元、环氧树脂为载体制得复合相变储能材料,它在熔点温度时表现出很强的稳定性和储能效果.通过向复合相变储能材料中添加导热率高的且具有多孔吸附性的膨胀石墨,可进一步提高导热性能和密封性能.结果表明,当三水醋酸钠质量分数为60％,膨胀石墨为5％时,相变储能材料相变焓为148.5 J/g,导热率为0.891 W/(m℃),且稳定性良好.     

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.     

正十八烷填充聚氨酯发泡棉的制备及性能研究

在全水一步法制备聚氨酯软泡过程中加入不同填充量的高潜热值相变材料正十八烷,制备相变潜热较高的调温聚氨酯发泡棉。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、示差扫描量热(DSC)、热重(TG)等表征手段和力学测试,研究不同含量的正十八烷对发泡棉表面形貌、化学结构、热性能和力学性能的影响。SEM和FTIR结果显示:相变材料正十八烷能较好的埋置于聚氨酯基体中;DSC和TG结果显示:发泡棉的相变热值随正十八烷含量的增加而增大,含有20%正十八烷的发泡棉相变潜热可达43J/g;经多次热处理后发现:填充20%正十八烷的复合发泡棉相变潜热变化量较小,热稳定性良好;力学测试结果显示:经正十八烷填充后的聚氨酯发泡棉永久压缩形变增大,拉伸强度及断裂伸长率减少。     

混合纳米填料对复合相变材料导热系数的影响

为了研究混合纳米填料对复合相变材料导热系数的影响,制备以碳纳米管和银(或氧化铝)纳米颗粒为二元混合填料的有机类复合相变材料.采用瞬态平面热源法导热仪对复合相变材料在室温下固态时的有效导热系数进行测试.研究中综合考虑填料总加载量、碳纳米管/纳米颗粒的配比以及基底相变材料对复合相变材料有效导热系数的影响.实验结果表明,碳纳米管和纳米颗粒填料之间是互相抑制的,混合纳米填料所导致的复合相变材料导热系数增长甚至低于仅添加单一碳纳米管或纳米颗粒时的效果.在本研究所关注的较低的总加载量下(最高体积分数为1.5%),尚不足以构建出能够实现混合填料协同效果的有效导热网络.纳米填料分布的微观表征图片证实,虽然混合填料各自的分布都较为均匀,但导热机理的差异和较高的界面热阻使得不同纳米填料之间无法体现出理想的协同效应,反而导致当单一纳米填料之间的导热通路被破坏时会呈现出反效果.     

多孔微晶玻璃导热理论模型的验证

为了研究多孔微晶玻璃的孔隙率与导热系数之间的关系,以伟晶岩为原料,采用粉末烧结法和添加造孔剂方法,烧制出乳白色多孔微晶玻璃.根据多孔微晶玻璃的内部结构和孔隙率情况提出3种热传导的理想等效物理模型,推导出数学公式,验证了多孔微晶玻璃的导热系数.实验结果表明,实验测得的多孔微晶玻璃导热系数值与理论导热系数之间具有较好的一致性.如果已知多孔微晶玻璃的孔隙率,那么可以利用理想等效物理模型来推算多孔微晶玻璃的导热系数.     

复合相变调湿材料的制备与热湿性能

制备一种兼具调热调湿功能的新型复合相变调湿材料（CMPCM）,该材料由相变微胶囊（MPCM）与多孔调湿材料合成。作为被动式节能材料,能够有效平抑室内温湿度波动和降低建筑能耗。其中,相变微胶囊由癸酸和十八烷酸的混合物为芯材、二氧化硅为壁材通过溶胶凝胶法合成,多孔调湿材料为硅藻土。通过扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TGA）,正杯蒸发法和等温吸放湿法分析表征了复合相变调湿材料的组成结构、热性能、热稳定性以及传湿系数和湿缓冲值。DSC和TGA结果显示,复合相变调湿材料比普通相变材料有更小的过冷度和更好的热稳定性。传湿特性实验显示,该新材料比单纯的多孔调湿材料有更大的传湿系数和湿缓冲值。     

己二酸/石墨烯复合储热材料的制备与性能研究

以石墨烯为导热增强相,己二酸(AA)为相变材料,采用真空熔融吸附的工艺制备出己二酸/石墨烯复合相变储热材料。通过FT-IR、DSC、热常数分析仪、TG、FE-SEM及热循环实验对制备的复合材料进行了结构和性能研究。结果表明:石墨烯能够有效吸附己二酸,两者之间化学相容性良好;当石墨烯的掺量6%时,制备的复合材料的相变潜热为241.2J/g,相变温度150.3℃,导热系数为2.04W/(m·K);300次循环后,复合材料具有较好的热稳定性。     

膨胀珍珠岩/有机羧酸复合相变储能材料试验研究

用膨胀珍珠岩多孔基体与有机羧酸进行物理复合,制备建筑储能材料,通过SEM分析了复合储能材料的微观结构,通过DSC测试其相变温度、相变焓.结果表明:辛酸、月桂酸和豆蔻酸与膨胀珍珠岩的最佳吸附量约为55%、45%、40%,膨胀珍珠岩/辛酸复合相变储能材料有合适的相变温度,膨胀珍珠岩/豆蔻酸复合储能材料有较高的相变焓.     

蓄热调温纤维的纺制及其性能研究

以正十九烷和正二十烷以及正十八烷微胶囊为原料，采用熔融复合和溶液纺丝工艺制备相变材料(微胶囊)质量分数20％以上的蓄热调温纤维，观察其可纺性，测试纤维的结构并研究纺丝工艺对其相变性能、热效率、物理力学性能和耐热性能的影响．结果表明，采用相变材料微胶囊和聚丙烯腈一偏氯乙烯共聚物混合后进行溶液纺丝制成的腈氯纶纤维具有较好的可纺性，热效率和热稳定性最高，但物理力学性能较差．     

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。     

多孔载体相变材料的热湿综合性能

以癸酸(CA)和月桂酸(LA)在超声波作用下混溶制备的二元有机脂肪酸为相变材料,多孔硅藻土材料为载体,利用多孔硅藻土的吸附特性,使用熔融法制备相变材料质量分数不同(35%、40%、45%、50%、55%)的多孔载体相变材料,分别采用步冷曲线法和等温吸放湿法对多孔载体相变材料的控温性及吸放湿性进行测试,并对热湿综合性能进行评价.同时利用压汞法(MIP)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、热重(TG)等手段对多孔载体相变材料的孔结构、相变温度、相变潜热、形貌、组成和热稳定性进行分析.结果表明,硅藻土孔隙发达,对CA-LA的物理吸附质量达到45%时,多孔载体相变材料的相变温度在17.92~22.20℃,相变潜热在30.88~32.97J/g;在温度为140℃以下具有良好的热稳定性,该复合材料具有满足建筑室内对相变材料热性能要求,而且具有良好的湿效应.     

基于LBM研究骨架对相变材料融化蓄热的影响

相变储能材料的导热系数低已成为限制其应用的主要问题,在相变材料中添加高导热的固体骨架是解决这一问题行之有效的方法。文章采用三周期极小曲面方法生成固体骨架及描述糊状区的两区域模型,基于格子玻尔兹曼方法(LBM),从孔隙尺度分析了相变材料内填充高导热系数的固体骨架固液相变融化蓄热的变化规律。结果表明:生成的骨架能有效地预测复合相变材料的融化蓄热过程;相变材料的融化蓄热速率与其自然对流强度和有效导热系数有关,对于纯相变材料的融化过程,无量纲参数瑞利数越大自然对流越强,其融化速率越快;当骨架和相变材料导热系数比为10、50、100条件下,融化时间分别缩短了12%、28%、31%;多孔介质骨架孔隙率越低,复合相变材料的有效导热系数就越高,其融化蓄热速率也越高。     

相变储能充填体强度与热学性能

以硬脂酸丁酯为相变材料、膨胀珍珠岩为吸附介质制备复合相变材料,将其按一定质量分数替代尾砂后与水泥、尾砂混合制成相变储能充填体.为探究相变储能充填体强度和热学性能表现,分别制备不同灰砂比、质量分数和复合相变材料质量分数添加量的相变储能充填体,并采用DSC、SEM、单轴压缩试验、巴西劈裂试验和导热系数试验等测试方法得到不同...     

多孔基体-Na2HPO4·12H2O复合材料体系的相变特性

将熔融的相变储能材料Na2HPO4·12H2O浸渗到多孔材料碳海绵、泡沫镍、泡沫铜中,制备出3种多孔基体-Na2HPO4·12H2O复合材料体系.复合相变材料体系在55℃的恒温水浴箱中熔融,然后放置在20℃空气中冷却,并进行多次循环试验.采用温度数据采集仪采集复合相变材料体系的熔融和冷却时的温度变化数据,测得相变材料的相变熔化温度和过冷度;采用扫描电镜观察复合相变材料的结构形貌.实验结果表明：多孔材料对相变材料的熔化温度几乎没有影响,但减小了Na2HPO4 ·12H2O的过冷度,缩短了相变材料开始相变的时间和加快了熔化过程.     

十八酸对正十八烷微胶囊的过冷行为及性能的影响

为了抑制正十八烷相变材料微胶囊的过冷行为,利用原位聚合法制备了添加十八酸的以正十八烷为芯材、氨基树脂为壁材的相变材料微胶囊,并利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、冷场扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)和X-射线衍射仪(XRD)等手段对微胶囊的结构、形貌、热性能及结晶性能等进行表征.结果表明:十...     

多孔基体 Na2HPO4〖KG-*3〗·〖KG-*3〗12H2O复合材料体系的相变特性

将熔融的相变储能材料Na2HPO4·12H2O浸渗到多孔材料碳海绵、泡沫镍、泡沫铜中,制备出3种多孔基体 Na2HPO4·12H2O复合材料体系.复合相变材料体系在55 ℃的恒温水浴箱中熔融,然后放置在20 ℃空气中冷却,并进行多次循环试验.采用温度数据采集仪采集复合相变材料体系的熔融和冷却时的温度变化数据,测得相变材料的相变熔化温度和过冷度;采用扫描电镜观察复合相变材料的结构形貌.实验结果表明：多孔材料对相变材料的熔化温度几乎没有影响,但减小了Na2HPO4·12H2O的过冷度,缩短了相变材料开始相变的时间和加快了熔化过程.     

用于降低接触热阻的复合黏结材料的制备优化

基于提高吸附床的导热性能,研制一种可涂于吸附床与吸附剂之间降低接触热阻的耐高温耐腐蚀的高导热复合黏结材料。通过稳态试验研究导热填料、稀释剂与偶联剂等因素对复合黏结材料热导率的影响,采用正交试验方法优化复合黏结材料的配制方案。研究结果表明:复合黏结材料的导热性能随着Al₂O₃导热填料的质量分数的增加而提高,采用10 μm Al₂O₃导热填料粒子的导热性能略高于采用35 μm Al₂O₃导热填料粒子的复合黏结材料,10 μm Al₂O₃导热填料粒子用质量分数8%的偶联剂处理,复合黏结材料的热导率最高。采用适当配比的导热填料、稀释剂与偶联剂能显著提高复合黏结材料的热导率。     

复合墙体中相变层相对导热系数计算方法

目前相变材料已初步进入工程应用阶段,由于传热过程受比热、导热系数变化及相变作用的影响,相变材料不能像普通材料一样利用导热系数进行材料比选,其热工设计指标的选择具有一定的困难.为此,提出相对导热系数作为相变材料比选的热物性指标,并给出相应的计算方法用以指导相变墙体的热工设计.在一定环境条件下与定物性材料导热能力相同的导热系数定义为相变应用周期内相变材料的相对导热系数.根据此方法计算得到中国不同地区复合墙体相变层的相对导热系数,通过该参数直观地反映出相变材料层全年的动态传热特性,从而对相变材料在不同地区建筑中的应用效果进行评估.通过将不同相变层的相对导热系数进行对比,得出不同相变材料在建筑中的应用效果差异较大.本文提出的相对导热系数能够为不同环境条件下相变材料的优选进行有效指导.     

膨润土/月桂酸/鳞片石墨定型储热材料的制备及性能

采用天然膨润土和月桂酸分别作为支撑基体和相变材料,通过真空浸渍法合成复合相变储热材料。结果表明,添加鳞片石墨不仅提高复合相变储热材料的导热特性,而且阻止相变材料从复合相变材料中泄露。制备的复合相变储热材料经历200次热循环实验后,仍具有较好的可靠性,具备在热能存储系统中应用的较大潜力。