赤藻糖醇基相变材料过冷特性的研究

对紫外光照射及不同纳米粒子(C、Cu、ZnO)对赤藻糖醇基相变材料的结晶过冷度、结晶进程以及过冷度不稳定性的影响进行了研究。结果表明,紫外光在改善赤藻糖醇过冷稳定性的同时可缓解结晶过冷度,过冷度最大可降低84. 00%;当颗粒质量分数分别为0. 05%、0. 1%、0. 2%以及0. 3%时,添加石墨的纳米流体的结晶过冷度相对于同质量分数下添加铜(氧化锌)的纳米流体的结晶过冷度分别降低27. 34%、27. 16%、22. 52%及12. 90%(24. 39%、19. 91%、5. 49%及1. 22%)。C、Cu以及ZnO质量分数分别为0. 1%、0. 3%及0. 2%时可以得到优质的纳米流体。     

赤藻糖醇/甘露醇热性能实验研究

以赤藻糖醇/甘露醇为相变材料基液,通过熔融共混两步法制备纳米二氧化钛-赤藻糖醇/甘露醇复合相变材料,探究纳米TiO₂质量分数、超声时间、超声功率等对复合相变材料传热特性的影响。结果表明,随着纳米TiO₂质量分数的增加,复合相变材料导热率逐渐增大,当质量分数为1.0%时,导热率提高24.1%,熔化时间最多可缩短63.3%;当仅以超声时间为变量时,最优熔化时间为1 h,熔化时间缩短58.0%;当仅考虑超声功率时,最优超声功率为100 W,熔化时间缩短53.4%。     

纳米氧化铝与赤藻糖醇复合相变材料的实验研究

赤藻糖醇是一种极具潜力的相变材料但很容易发生过冷。文中通过添加纳米材料作为成核剂改善赤藻糖醇的性能,制备了不同纳米材料的相变复合材料。对样品的融化-凝固过程进行观测记录,绘制了时间温度曲线并对导热系数和相变潜热进行测定,分析了添加材料对赤藻糖醇的影响。结果表明:在简单的超声振荡分散方式下添加纳米氧化铝可以很好地分散于融化的赤藻糖醇基液中。添加的纳米氧化铝能有效缓和赤藻糖醇的强过冷倾向;当添加质量分数为0.25%的纳米氧化铝时材料的导热系数较纯赤藻糖醇提高2倍,且相变潜热不发生较大变化。     

纳米颗粒对赤藻糖醇/甘露糖醇稳定性影响的实验研究

以赤藻糖醇/甘露糖醇为相变材料,研究了6种不同纳米颗粒对其稳定性的影响,并与纯赤藻糖醇的稳定性进行比较。结果表明,氮化硼和二氧化硅表现出较好的稳定性,其中添加氮化硼的材料稳定性最大提升了11.96%,添加二氧化硅的材料稳定性最大提升了61.38%。     

赤藻糖醇/甘露醇过冷特性分析

制备了以赤藻糖醇/甘露醇为基液的相变材料,期间通过添加纳米二氧化钛为相变材料的凝固提供了结晶附着力,促进晶体生长结晶的形成;通过超声波处理使得相变材料局部产生高温高压,促使晶核产生和生长。本文分析了材料制备过程中的纳米颗粒含量、超声时间、超声功率对赤藻糖醇/甘露醇过冷度和凝固过程的影响。实验结果表明,纳米颗粒含量的增加、超声时间的延长都会导致材料的过冷度降低,而随着超声功率的增加,过冷度则先降低后升高。纳米颗粒质量分数、超声时间、超声功率分别作为单一变量时,过冷度最低为11.3℃、16.2℃、10.8℃,对应凝固时间缩短最高为38.0%、18.4%、16.4%。     

纳米氧化石墨烯/芒硝基复合相变材料的制备及其热性能

针对芒硝相变材料因过冷度大、相分层严重导致相变潜热存储循环寿命缩短的问题,以Na₂SO₄·10H₂ONa₂CO₃·10H₂O-NaCl相变材料体系为基体、改进的Hummers法结合冷冻干燥和球磨工艺改性制备的亲水性纳米氧化石墨烯（Nano-GO）为添加剂,制得纳米氧化石墨烯/芒硝基复合相变材料（GO-MCPCMs）。结果表明：氧化处理过的纳米氧化石墨烯中O/C比例增加了65.75%,结构缺陷水平由0.224增至1.088,无团聚现象;纳米氧化石墨烯/芒硝基复合相变材料的结晶相变温度增至约23℃、过冷度减小至0℃、相分层消除,该复合相变体系中Na₂SO₄结晶体全部结晶为晶粒长度尺寸近于2 cm的Na₂SO₄·10H₂O;500次固-液循环前后含氧化石墨烯质量分数为0.075%的GO-MCPCMs结晶潜热值分别为156.7 J/g和149.9 J/g,...     

十二醇-癸酸-纳米粒子复合相变材料传热性能

针对有机相变材料热导率低的共性,以质量比为58.47:41.53的脂肪烃类低共熔有机物十二醇(DA)-癸酸(CA)为基液,添加纳米粒子MWNT、Cu、Al₂O₃及分散剂SDBS制备出纳米复合相变材料,从纳米粒子种类、添加浓度及超声时间方面研究其对复合有机相变材料热物性的影响。实验发现MWNT、Cu、Al₂O₃的添加都可以不同程度上提高DA-CA的热导率。当超声时间为50min、纳米粒子浓度均为0.1g·L^-1时3种纳米复合材料的热导率大小依次是:MWNT>Al₂O₃>Cu。最优例:超声分散时间90min,DA-CA+MWNT(0.1g·L^-1)+SDBS(0.2g·L^-1)的热导率最大,为0.3602W·m^-1·K^-1,相较DA-CA提高了20.5%,在不影响基液热物性的基础上具有良好的热稳定性。     

不同纳米粒子对聚乳酸热性能的影响

采用超声辅助、熔融共混的方法,将不同的纳米粒子对聚乳酸(PLLA)进行复合改性,利用热失重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)、X-射线衍射分析(XRD)、FTIR等测试手段研究了不同纳米粒子对改性材料热性能的影响。研究发现:相同质量分数(1%)的不同纳米颗粒对PLLA的热稳定性的影响不同。含有NH2功能团的纳米SiO2(RNS)和含CH3功能团的纳米SiO2(DNS)的加入促进了PLLA热稳定性,乙烯基笼状倍半低聚硅氧烷(Vinyl-POSS)的加入对PLLA热稳定性影响不明显,而NLY101Ⅰ型纳米CaCO3则引起了PLLA热稳定性的大幅降低。同时,不同纳米粒子的加入对PLLA冷结晶、熔融和结晶都产生了影响。     

石蜡-纳米粒子复合相变材料的研究进展与应用

综述了石蜡与不同纳米粒子复合相变材料的研究进展,介绍了添加不同纳米粒子对石蜡热性能的改变以及该复合材料在不同领域的应用;总结了石蜡-纳米复合相变材料的不足,对其研究发展方向进行了展望。     

石蜡/碳纳米管复合相变材料的性能研究

针对太阳能烟囱蓄热单元的应用需求,以石蜡为相变材料,向其中添加碳纳米管,通过两步法制备出碳纳米管质量分数分别为0.5%、1%、2%、3%、5%的复合相变材料,并对其热物性及循环稳定性进行了实验研究。结果显示,碳纳米管的添加可以有效提高相变材料的热导率和相变过程的传热速率,当添加的质量分数为5%时,其热导率达0.62 W/m2·K,比纯石蜡提高了1.21倍,蓄、放热速率分别比纯石蜡提高了44%、45%;碳纳米管的添加降低了相变材料的相变潜热,当添加的质量分数为5%时,其相变潜热为170 J/g,为纯石蜡的81%;石蜡与碳纳米管只是简单的物理复合,且制备的相变复合材料具有较好的循环稳定性。     

新型复合低温相变蓄冷材料的研制及热物性优化

针对低温冷链物流应用场合,提出一种由三羟甲基丙烷（TMP）、氯化铵（NH₄Cl）和水组成的新型有机-无机复合相变蓄冷材料。首先对该复合材料的不同配比进行DSC热分析实验,筛选出热力性能较优异的材料混合比（TMP∶NH₄Cl∶H₂O质量比为1.0∶2.0∶7.0）。其次,以上述配比的复合材料为基液,研究了添加不同的纳米粒子（三氧化二铝、二氧化钛、三氧化二铁）对其过冷度、热导率的影响,以及增稠剂（羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酸钠（PAAS））对其相分离现象的影响,并进行了热循环实验。实验结果表明：添加0.40%(质量分数)的TiO₂纳米粒子对降低该复合材料过冷度效果最佳;添加0.50%(质量分数)的TiO₂纳米粒子对增大其热导率效果最佳;增稠剂CMC和PAAS可以消除该复合材料相分离现象并对其相变温度、相变潜热、过冷度等热物性影响较小。经优化所得最终复合相变蓄冷材料的配比为以1.0∶2.0∶7.0质量比混合的TMP-NH₄Cl-H₂O + 0.40%(质量分数)TiO₂ + 1.0%(质量分数) PAAS,其相变温度为－19.9℃,相变潜热为246.8 kJ/kg,热导率为0.81 W/(m·K),并具有较好的循环稳定性。     

膨胀石墨基定型相变材料的性能研究

采用熔融共混法制备了癸酸/膨胀石墨定型相变材料(DA/EG-PCMs)、月桂酸/膨胀石墨定型相变材料(LA/EG-PCMs)和石蜡/膨胀石墨定型相变材料(PA/EG-PCMs),利用接触角测量仪、FT-IR、DSC、TG-DSC和热渗出实验分别对三种膨胀石墨基定型相变材料的亲疏水性、特征基团、热性能、热稳定性和耐久性进行表征。结果表明:膨胀石墨能很好的将癸酸、月桂酸和石蜡吸附住,三种相变材料与膨胀石墨之间仅存在物理结合作用。DA/EG-PCMs和LA/EG-PCMs都表现出亲水的特性,PA/EG-PCMs疏水。在膨胀石墨的高导热网络结构包覆下,三种膨胀石墨基定型相变材料相变温度提前,耐久性提高,DA/EG-PCMs与LA/EG-PCMs的热稳定降低,PA/EG-PCMs热稳定提高。     

十二水磷酸氢二钠纳米复合相变材料的过冷特性

研制了一种以十二水磷酸氢二钠（Na₂HPO₄·12H₂O）为主储能材料的中低温相变材料。通过添加成核剂纳米Al₂O₃、纳米TiO₂、纳米石墨粉、多壁碳纳米管和高分子分散剂聚丙烯酸钠（PAAS）对Na₂HPO₄·12H₂O改性。结果表明,多壁碳纳米管减少过冷度的同时会破坏Na₂HPO₄·12H₂O的相变特性,添加3%（质量分数）的纳米Al₂O₃可以减少40.7%的过冷度,添加4%的纳米TiO₂可以减少44.6%的过冷度,添加4%的纳米石墨粉可以减少62.3%的过冷度。对于添加3%纳米Al₂O₃的复合相变材料,PAAS浓度对过冷度无影响;对于4%纳米TiO₂的复合相变材料,添加4% PAAS过冷度最低为3.2℃,减少了76.1%;对于4%纳米石墨粉的复合相变材料,2% PAAS过冷度最低为1.2℃,减少了90.7%;纳米石墨粉/PAAS/Na₂HPO₄·12H₂O三元复合相变材料经过100次循环实验后,发现具有较好的热稳定性。     

脂肪酸相变储能材料热性能研究进展

在以往所研究的相变材料中,脂肪酸由于展现出优越的性能,得到了研究者更多的关注,但同样存在相变温度不适宜和导热性能差等热性能问题。本工作通过现有文献对脂肪酸相变储能材料的热性能进行系统分析,提出了脂肪酸与脂肪酸、脂肪醇及石蜡复合3种有效解决相变温度不适宜的方法;针对导热性能差提出了多孔材料吸附、添加碳材料或金属粒子和微胶囊化3种高效易行的强化传热方式,进而说明这一领域目前研究重点。同时,对脂肪酸储能材料的相变性能、导热增强方法及导热增强剂进行了比较,分析了各自的优缺点。最后,对脂肪酸相变储能材料热性能研究的不足之处进行了探究,并指出了制备出更多能应用于建筑节能和纺织等领域的脂肪酸相变储能材料和着重研究脂肪酸与石蜡的复合等进一步研究方向。     

基于相变材料的锂离子电池热管理性能

锂离子电池（lithium-ion battery,LIB）作为目前应用最广泛的储能电池之一,在电动汽车等行业发挥着至关重要的作用。电池的温度是影响LIB性能及安全性的重要因素,因此电池热管理（battery thermal management,BTM）至关重要。目前,利用相变材料（phase change material,PCM）进行相变冷却的热管理方式因其潜热高、不需消耗额外能量的优点已成为一种很有前途的方法。本文针对8节并联18650LIB的电池组性能进行了数值模拟及实验研究,探究了石蜡基复合相变材料（composite phase change material,CPCM）物性参数（包括热导率、熔点、相变潜热和材料厚度）对本文设计的电池组热管理性能的影响。结果表明,纯石蜡用于BTM可将3C放电下的电池最高温度降低28.0%,向石蜡中添加膨胀石墨后可使CPCM的热管理性能进一步提升,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)时可将3C放电下的电池最高温度进一步降低5.42℃,继续增大CPCM热导率对热管理性能的提升较小。在综合考虑电池组的最高温度和温度均匀性的情况下,为得到在本文所设计的锂离子电池组最佳热管理性能,CPCM的热导率为2.0W/(m·K)、熔点应在36~38℃之间、相变潜热在212J/g左右、CPCM的厚度为4mm时最优。     

化学改性纤维素固态相变材料的热性能研究

通过差示扫描量热法、热重分析等热分析手段 ,系统分析了用化学法制备的聚乙二醇改性纤维素固态相变材料的热性能 ,并探索了该材料热性能和其结构之间的联系。研究结果表明 ,所制备的固态相变材料具有很好的储能效果和热稳定性。     

粉煤灰基相变储能材料的制备及性能

粉煤灰（FA）是燃煤电厂排出的固体废弃物,具有较大的比表面积和较好的吸附活性,利用粉煤灰作为载体吸附相变材料（PCM）可以有效解决相变过程的泄漏问题。本文以正癸酸（CA）和十八醇（OD）为二元相变材料、FA为载体,采用真空吸附法制备了一种正癸酸-十八醇/粉煤灰（CA-OD/FA）定形相变材料（SSPCM）,通过单因素和扩散-渗出圈实验分析了制备SSPCM的影响因素,包括PCM质量分数、吸附温度、吸附真空度和吸附时长。通过SEM、FTIR、XRD、DSC和TG等测试了SSPCM的结构及热性能,SEM的微观结构显示PCM均匀填充在FA的表面及孔隙内;FTIR和XRD测试结果表明三种材料之间并未发生化学反应且没有新物质产生;DSC测试表明SSPCM的相变温度和相变潜热分别为27.44℃和37.18J/g,有利于调节室内环境温度,可作为建筑储能材料使用;TG结果表明SSPCM在117.45℃以下不分解,具有良好的热稳定性;经500次的吸放热循环后,SSPCM仍具有良好的热可靠性和化学稳定性,因此该复合材料适用于建筑节能和热回收领域。     

无机纳米粒子改性PP热氧老化性能的研究

采用热烘箱老化法,研究了无机纳米粒子对聚丙烯(PP)热氧老化性能的影响;并对PP老化前后的羰基含量和力学性能的变化进行了表征,同时也表征了纯PP及改性PP的热氧降解性能。结果表明,无机纳米粒子不同程度地抑制了PP的热氧降解反应,其中以TiO2的改性效果为最佳。     

高分子固-固相变材料的热性能

以活性炭颗粒(ACG)为吸附增强材料,高密度聚乙烯(HDPE)、聚乙二醇(PEG)为相变材料,采用物理共混法制备两种高分子固-固相变材料。利用差示扫描量热仪、导热系数测定仪、高温综合热分析仪对所得相变材料的热性能进行了研究。结果表明:入活性炭颗粒,可提高材料的导热系数和热稳定性。     

多孔载体基水合盐相变材料热物性研究进展

无机水合盐类相变复合材料由于其卓越的热力学性能与丰富的储量引起了国内外学者的广泛关注与研究。此类材料作为中低温相变材料中重要的一类,是制备室温环境下相变复合材料的首选,符合国家近年来低碳节能的政策,有很大的应用潜力。综述了近年来几类多孔载体承载无机水合盐类相变复合材料的类别、特点及国内外研究概况,并指出了基于多孔载体基无机水合盐的未来研究方向,以解决当前研究的不足和缺陷。