对一种新型相变微乳液的物理性质及稳定性的研究

相变流体(PCS)是一种新颖的储传热介质,其表观比热和传热能力比水大,在换热强化和能量输运领域有广泛应用,但传统的相变流体在实际应用中有很大的缺陷。使用工业级相变石蜡制备了一种新型相变储能微乳液,并测定了该材料的相变微粒的粒径、粘度、相变潜热及稳定性等性质。测试结果表明,制备的相变微乳液拥有较高的储能能力和稳定性,在热交换等领域具有广阔的应用前景。     

相变纤维制备及其应用研究进展

相变纤维是通过各种纺丝技术将相变材料包埋入纤维中形成的复合材料,由于它良好的机械柔性和热稳定性使其具有很好的应用前景。通过对熔融、离心、静电、湿法和冷冻纺丝技术制备相变纤维的阐述与分析,湿法纺丝技术由于其高纺丝效率、低成本和可获得高潜热的相变纤维等优势,适用于规模化生产。此外,还探讨了相变纤维在智能保温/冷却织物、军事红外隐身、生物医疗、动力电池和可穿戴电子设备中的应用。根据纺丝方式和相变纤维的应用,提出了当前相变纤维在制备工艺、纤维性能和商业化应用上存在的一些问题,在此基础上展望由同轴湿法纺丝技术制备相变纤维具有更高的应用价值。     

太阳能建筑用石蜡/CNTs相变乳液的制备及光-热性能研究

结合建筑结构在太阳能领域的蓄热控温特点,采用"两步法"制备出适用于太阳能蓄热的新型石蜡/CNTs相变乳液,通过纳米粒度电位仪和布鲁克旋转黏度仪分析了CNTs掺量对相变乳液技术性能的影响,确定最佳CNTs掺量;再采用差示扫描量热仪、导热系数测定仪、自制太阳光-热转换装置及紫外/可见/近红外分光光度计探究相变乳液的热物性能和光-热转换性能。结果表明,随着CNTs掺量的增大,相变液滴的粒径分布和运动黏度发生较为明显的变化,综合考虑相变乳液的稳定性及泵送性,推荐石蜡相变乳液中CNTs的最佳掺量控制为0.6%。由于石蜡具有较高的相变储热性能及CNTs具有较大的导热系数,掺加石蜡/CNTs能够显著增强相变乳液的导热性能和光-热转换能力,完全可用于建筑结构中以达到对太阳光辐射的蓄热与调温作用。     

相变储能材料的制备与研究

选择了几种脂肪酸,依据二元低共熔原理,制备出适合建筑材料使用的二元有机相变储能材料。通过DSC分析了复合储能材料的相变温度、相变焓等热性能,结果表明:当CA∶LA;CA∶MA;CA∶PA的质量比分别为53.45∶46.55∶60.2∶39.8∶61.6∶38.4时,其相变焓和相变温度分别为CA-LA:120.7J/g;20.82℃,CA-MA:120.3J/g;19.15℃,CA-PA:142.9J/g;22.05℃,适合于民用建筑对相变材料的要求。通过SEM分析检测了珍珠岩吸附相变材料后的表面微观变化,结果表明:有机羧酸均匀吸附在多孔基体中,此种材料可以应用于夹心节能建筑围护结构中。     

以高岭石稳定的Pickering乳液为模板制备高岭石聚脲微胶囊及相变性能研究

相变微胶囊以其优异的储热性能被广泛用于建筑节能等领域,但是,由于传统相变微胶囊常以表面活性剂所稳定的乳液为模板,由单一高分子聚合物形成囊壁,导致其热稳定性和储热性能较低。本文通过在高岭石稳定的水/石蜡乳液界面处引发异佛尔酮二异氰酸酯和水发生聚合反应,成功获得了囊壁为高岭石聚脲包封客体为石蜡的相变微胶囊。结果表明:相变微胶囊形貌规整呈球形,微胶囊平均粒径为42μm并可通过调控乳液液滴大小实现尺寸调控;该微胶囊的石蜡包封率达85.3%,相变点为49.6℃,热分解温度为218℃,相变潜热高达175.7 J/g。以高岭石稳定的Pickering乳液为模板所制备的相变微胶囊具有良好的热稳定性和相变潜热,有望作为相变储热材料应用于节能领域。     

新型复合相变储能材料Na/Paraffin的制备与性能分析

为提升广泛应用于相变储能领域的石蜡的导热系数,在手套箱内将导热系数高、熔点低、密度小的金属Na与石蜡复合为Na/paraffin新型相变储能材料,并对其导热系数、相变潜热及储/放热特性进行研究。结果表明:5%Na/95%paraffin复合相变储能材料导热系数较纯石蜡提高了17.6倍,储/放热速率均较纯石蜡提升了1倍;经过200次循环实验后,3%Na/97%paraffin复合相变储能材料相变温度由60.58℃下降到59.65℃,相变潜热由166.7520J·g~(-1)下降到160.5632J·g~(-1),热导率由2.33W·m~(-1)·K~(-1)减少到1.98W·m~(-1)·K~(-1)。     

相变微胶囊功能材料制备及应用基础研究

总结了国内外近年来相变微胶囊的制备方法、性能表征及相关改性的工作。目前常用的制备方法为原位聚合法、界面聚合法和凝聚法;性能表征主要是微胶囊的相变潜热相变温度、热稳定性、粒径和化学结构等。结合目前所开展的基础性研究工作,指出若要实现相变微胶囊的大规模工程装备,必须进一步研制出高导热率、壳体牢固的一类相变微胶囊;制备出稳定、低阻、高热容、高热导率的潜热型功能热流体,并进一步掌握这种流体的流动及强化传热机理。     

石蜡/膨胀石墨/碳化硅复合相变材料的制备及热性能研究

膨胀石墨(EG)是多孔吸附材料中具有优良传热效果的材料。为进一步提高石蜡(PW)/EG复合相变材料的热性能,以PW为相变主材,EG为载体,碳化硅(SiC)、碳纤维(CF)或活性炭(AC)为强化传热介质,通过熔融共混法制备了不同质量分数配比的复合相变材料(CPCM)并压制成形。采用导热系数测试仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜对CPCM的热性能进行测试和表征。结果表明,当CPCM中PW∶EG∶SiC(质量比)为70∶25∶5时,CPCM的导热系数为1.827W/(m·K),潜热为147.2J/g,分别为PW∶EG=70∶30的CPCM的1.022倍和1.036倍。所制备的CPCM没有新物质产生,相变温度合适,微观结构紧凑,热性能好。     

基液为丙醇/水的相变微胶囊悬浮液的制备、稳定性及热物性

相变微胶囊悬浮液是潜热型功能热流体中的一种,其性能稳定、储热密度高且适用温度范围广,在强化传热与储热领域有着较大的应用潜力。制备了以丙醇/水溶液为基液的相变微胶囊悬浮液,研究了丙醇/水的配比对悬浮稳定性的影响。进而测定了相变微胶囊悬浮液中粒子的微观形态、粒径分布、悬浮液粘度及流变特性、相变潜热、比热容和导热系数等热物性参数,分析了温度和质量浓度等因素对其热物性的影响。结果表明,所制备的微胶囊悬浮液在浓度高达40%时仍表现出牛顿流体的特性且粘度较低,拥有较高的储热密度且稳定性较好。导热系数则随浓度的升高而线性减小,且在相变区间内呈现随温度先升高后降低的趋势。     

有机-无机混合相变材料的热物性研究

目的获得有效改善过冷,同时保持较高潜热、性能稳定的混合相变储能材料。方法分别制备不同质量比的硬脂酸/Mg(NO_3)_2·6H_2O、硬脂酸/Na_2HPO_4·12H_2O的混合材料,使用高低温交变箱测试长期循环性能,用温度记录仪测其步冷曲线,得到相变温度和过冷度,再使用参比温度曲线法对相变材料循环前后的相变潜热进行测试比较。结果硬脂酸/Na_2HPO_4·12H_2O混合材料的过冷度降低至3℃左右,经300次融化/凝固循环后过冷度维持恒定,潜热衰减率在20%以内。结论采用结构相似的2种混合相变材料均可改善无机水合盐的过冷度。硬脂酸与Mg(NO_3)_2·6H_2O相容性不佳,相变潜热的衰减加剧,循环稳定性变差,而硬脂酸与Na_2HPO_4·12H_2O的相容性良好,性能表现稳定,是一种良好的储能材料。     

新型相变储能微胶囊的制备与表征

蓄热调温纺织品是一种新型的智能纺织品，大多采用相变材料（PCM），要求PCM稳定性好、安全、无毒副作用，并有较好的可后整理性能。采用新型微胶囊成形方法，利用核壳聚合原理，制备出直径≤2μm、包覆容量为46％的相变储能微胶囊，并用扫描电镜（SEM）和热分析（DSC）对微胶囊形状及热性能进行表征，为解决智能纺织品用相变材料及其实用化提供了新途径。     

新型相变储能微胶囊的制备与表征

蓄热调温纺织品是一种新型的智能纺织品,大多采用相变材料(PCM),要求PCM稳定性好、安全、无毒副作用,并有较好的可后整理性能.采用新型微胶囊成形方法,利用核壳聚合原理,制备出直径≤2μm、包覆容量为46%的相变储能微胶囊,并用扫描电镜(SEM)和热分析(DSC)对微胶囊形状及热性能进行表征,为解决智能纺织品用相变材料及其实用化提供了新途径.     

有机相变储能材料的封装技术及热物性测试方法

有机相变储能材料是一类常用的相变储能材料,其封装形式和热物理性质直接决定其应用领域和应用效果.综述了目前国内外有机相变储能材料的不同封装方式,介绍了各种热物性测试方法,并指出了相变储能材料今后的研究方向.     

室温相变蓄热复合材料的制备及研究

选用十酸和十二酸2种脂肪酸作为相变材料,采用溶胶一凝胶法制备脂肪酸/SiO_2相变蓄热复合材料.分别采用差示扫描量热仪(DSC)、红外光谱仪(IR)和扫描电镜(SEM)对所制备的复合材料的相变温度、相变焓和微观结构进行了测试和表征.DSC测试结果表明,该复合材料的相变温度在室内舒适温度范围具有较高的相变潜热、相变焓和相变温度;IR分析表明,脂肪酸与SiO_2之间是简单的嵌合关系;SEM表明,复合材料表面具有多孔结构,改善了相变可逆性.     

三水合醋酸钠的相变贮热性能

以三水合醋酸钠 (CH3COONa·3H2 O)为贮热基质 ,评选和优化成核剂和抗沉淀剂 ,组成贮热介质工作温度约 60℃和过冷度小于 5℃的贮热材料。经DSC法测定和计算 ,该贮热材料的熔解热可达 2 5 2J g ,潜热大 ,贮热性能稳定。     

丙三醇改性聚脲微胶囊相变材料的研制与性能

以硬脂酸丁酯为芯材,苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为乳化分散剂,以单体2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)和二亚乙基三胺(EDTA)反应并采用丙三醇进行改性形成的聚脲树脂为壳体,采用界面聚合制备微胶囊相变材料。采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜等分别对微胶囊的热性能、表面形态进行研究和分析。所制备微胶囊表面光滑致密,相变温度24.2℃,相变热90 J/g。对微胶囊的致密性和稳定性研究结果表明,所制备丙三醇改性微胶囊的致密性和稳定性,如耐乙醇洗涤稳定性和耐热稳定性均比传统的未改性微胶囊有很大程度的提高。     

水基纳米TiO_2复合相变材料的制备及性能

针对水作为冷藏保鲜领域常见的蓄冷剂存在相变时过冷度大、导热系数小的现象,研制了一种以水作为基液,添加纳米粒子及分散剂的复合相变材料,该材料配方质量比为水+0.7%纳米二氧化钛(TiO_2)+1.0%十二烷基苯磺酸钠(SDBS),相变温度为0.216℃,相变潜热为353.1 k J/kg。在水中加入纳米TiO_2使水在相变过程的过冷度降低了5~6℃,且导热系数较基液提高了62.7%,从0.598 8 W/(m·K)升至0.974 5 W/(m·K);同时添加分散剂SDBS,改善了水基纳米TiO_2的沉降问题,提高了材料的稳定性,防止相分离。结合理论与实验,总结分析了纳米TiO_2与分散剂SDBS不同质量比的水基纳米复合相变材料的热性能,确定纳米TiO_2与分散剂SDBS在水中的最佳质量添加比为7∶10。通过最优例材料静置后的颜色观察和导热系数测试,表明纳米TiO_2在水中具有良好的分散稳定性。     

有机改性蒙脱土基复合相变材料的制备及相变动力学分析

以癸酸(CA)、肉豆蔻酸(MA)、硬脂酸(SA)三元低共熔物为相变材料,有机改性蒙脱土(OMMT)为层状封装材料,采用熔融浸渗法制备 CA-MA-SA/OMMT 复合相变材料,相变材料和层状材料的最佳质量比 m(CA-MA-SA)∶m(OMMT)=7∶3。采用 X 射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变材料的结构、性能进行表征。结果表明：三元脂肪酸低共熔物被有效封装在改性后的蒙脱土层间,复合相变材料的相变温度为20.14℃,相变潜热为89.14 J·g-1。相变动力学分析结果,复合相变材料的相变反应级数为1.18,活化能为14.22 kJ·mol-1。活化能说明低共熔物与蒙脱土之间是嵌合关系,不是化学吸附。