有机复合相变材料性能研究

为了获得适用于建筑领域的相变材料(PCM)和相变温度,以脂肪酸类十酸(CA)、十二酸(LA)、十四酸(MA)、十六酸(PA)、十八酸(SA)和脂肪醇类十二醇(DE)、十四醇(TD)为原料,采用熔融共混法制备了一系列有机复合相变材料。采用步冷曲线法测量了PCM相变过程的相变特性。结果表明:酸-酸和酸-醇二元体系以及酸-酸-酸三元体系均存在共晶温度。LA与SA质量比为2∶1左右时,共晶温度为30.6℃;酸-酸-酸三元体系具有比二元体系略低的共晶温度;酸-醇二元体系则具有更低的共晶温度,LA与TD质量比为3∶4左右时,共晶温度为23.1℃;DE作为添加剂可降低CA的结晶温度,当添加DE的质量分数为5%左右时,结晶温度为28.3℃,适用于建筑领域。     

相变材料的复合及其调温性能研究

为了进一步拓宽相变材料的应用范围和使用价值，开发新型储能材料，采用“溶胶-凝胶”工艺制备出不同相变材料A质量分数的复合相变材料。运用DSC、TG、DTG、IR以及偏关显微镜等手段对复合材料的热性能及结构进行了测试和分析。结果表明，复合相变材料的相变焓及相变温度随相变材料A质量分数不断增加而增大，复合后材料的相变焓及相变温度均低于纯相变材料的相变焓及相变温度。红外显示二氧化硅和相变材料之间仅仅是嵌合关系。偏光照片显示复合材料表面有多孔结构，材料被嵌入二氧化硅网络结构中，从而改善了固．液材料相变过程泄漏问题，提高了材料稳定性。     

相变材料的复合及其热性能研究

针对相变材料应用领域中对相变温度和相变焓的具体要求,采用复合的方法重点对相变材料的相变温度进行调节,复合出具有特定相变温度和较高相变焓的相变材料.论述了相变材料的复合原理,研究了4种相变材料的复合及其热性能,通过理论计算与实际测试相比较,筛选出复合物的最佳配比.研究表明:通过相变材料的复合可以调节材料的相变温度至所需要的范围,并具有较高的相变焓,可保持良好吸收或释放能量的能力.     

外墙复合相变贴片材料相变及隔热性能研究

以石蜡(Paraffin)为相变原材料,膨胀石墨(EG)为载体,借助膨胀石墨具有独特网状空隙结构和良好吸附的特性,利用熔融吸附法制备了石蜡/膨胀石墨复合相变材料,并将其与水泥混合制备了应用于建筑外墙的复合相变贴片材料,并对相关性能进行了测试。实验结果表明,90%石蜡含量能够使膨胀石墨吸附量达饱和,相变温度为41.1℃,与纯石蜡相比略有降低;相变潜热为224.7 J/g,与理论计算值相差1.14%,SEM及XRD分析结果显示,石蜡与膨胀石墨之间具有很好地热稳定性和相容性。隔热性能测试实验显示,与瓷砖贴片材料相比,惨入复合相变材料的复合相变贴片材料能够将内表面最高温度降低2.4℃,有效阻隔进入室内的热量,改善围护结构的隔热性能,具有有效降低建筑空调能耗应用潜力。     

基于功效系数法的复合相变材料综合性能评价研究

复合相变材料性能优异,如何对其综合性能进行科学的评价,关系到相变材料的发展和相变领域的开拓。基于功效系数法原理,在综合分析复合相变材料制备工艺和应用性能的基础上,选取相变潜热、包覆率、导热系数、热稳定性、热效率、质量损失率和活化能为评价指标,采用变异系数法计算评价因子的权重系数,建立复合相变材料综合性能评价体系;以二十五烷/膨胀石墨复合相变材料为例进行检验,预测结果较好地反映了实际情况,说明基于功效系数法的复合相变材料综合性能评价体系具有较好的可靠性和实用性,为复合相变材料综合性能评价提供了一种新的思路和方法。     

二元有机复合相变材料性能实验研究

分别以十四酸(MA)和十六醇(HD)以及聚乙二醇(PEG)和月桂酸(LA)为原料,采用熔融共混法制备了两种二元复合相变材料(PCM)。利用T-History法测定复合相变材料的相变潜热和导热系数。结果表明:MA-HD体系与PEF-LA体系均存在共晶点。重复循环结果表明,MA-HD共晶体系相变温度变化范围在0.4℃以内,热稳定性能良好;PEG-LA共晶体系在前50次循环内,相变温度降低,循环50次之后相变温度变化范围在0.2℃以内。     

复合相变材料储热水泥板的热性能研究

以十八烷(OC)为相变材料、膨胀石墨(EG)为支撑结构制备出OC质量含量为90％的十八烷/膨胀石墨复合相变储热材料( OC/EG-PCM).将OC/EG-PCM掺入到普通硅酸盐水泥中,制备出了相变材料质量含量分别为2％、5％、7％、10％的标准储热水泥立方体(70.7×70.7×70.7 mm3)和储热水泥板(10×100×l00 mm3),测量了储热水泥立方体的表观密度和抗压强度,以及储热水泥板的导热系数和储热性能.结果表明,随着OC/EG-PCM质量含量的增加,储热水泥立方体的表现密度和抗压强度逐渐下降,储热水泥板的导热系数也近似于线性减小,储热水泥板的上下表面温差则逐渐增大.当OC/EG-PCM的质量含量为10％时,储热水泥立方体的抗压强度大于10MPa,储热水泥板的上下表面温差大于4.0℃.     

复合相变储冷材料的制备及性能研究

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为分散剂,多层石墨烯、TiO₂/石墨烯(m(TiO₂):m(石墨烯)=25∶75)和TiO₂颗粒作为导热添加剂,加入到二元复合有机储冷材料中(m(壬酸):m(葵醇)=60:40),制备了复合相变储冷材料。通过吸光度、DSC和热导率测试等手段,对复合相变储冷材料的稳定性、相变温度、相变潜热及热导率进行了评价分析。结果表明,分散剂和导热添加剂的加入,对储冷材料的相变温度和相变潜热影响不大,但对热导率影响较大。当分散剂SDBS浓度为0.2 g/L,导热添加剂(分别为TiO₂/石墨烯和TiO₂颗粒)浓度为0.5 g/L时,复合相变储冷材料具有较好的稳定性,其热导率分别为为0.2211和0.2096 W/(m·K),相比没有加入任何导热添加剂的储冷材料的热导率(0.1738 W/(m·K)),分别提高了27.22%和20.61%;当分散剂SDBS浓度为0.3 g/L,导热添加剂多层石墨烯浓度为0.3 g/L时,复合相变储冷材料处于稳定状态,其热导率为0.2...     

月桂酸复合相变材料的制备与性能研究

将膨胀石墨加入到月桂酸中,用熔融共混法制备了月桂酸复合相变材料,采用扫描电镜、差示扫描量热仪、综合热分析仪、傅里叶红外光谱仪等对复合相变材料的微观结构、相变性能、稳定性等性能进行了表征分析。测试结果表明,月桂酸复合相变材料结构上是硬脂酸与膨胀石墨的物理结合,未发生化学反应生成其他物质,保持了两者的优良性能;随着膨胀石墨含量的增加,复合相变材料热稳定性提高,导热性能增强,热效率提高,同时,相变温度和相变潜热降低。     

基于复合相变散热的锂离子电池热管理实验研究

以纳米氮化硼(BN)为填料,制备不同质量分数的石蜡基纳米复合材料,对其进行热物性表征,并将该材料用于锂离子电池的热管理。实验结果发现,BN与石蜡之间为物理复合作用;复合材料的熔点和相变潜热随着BN含量增加均有所降低,复合材料导热系数发生转折的点对应于熔点;由于BN在石蜡中发生沉降,导致其含量为1%时复合材料热导率最大,为0.3386W/m·K。将1%的复合材料应用于锂离子电池的热管理,发现在3C和5C倍率放电条件下,电池表面最高温度较纯石蜡分别降低1.43℃和3.39℃,具有3.5%和7.6%的降温效果;最大温差分别降低0.24℃和0.35℃,比纯石蜡降低20%以上,电池表面温度更趋于均匀。因此复合相变材料在电池热管理上具有较好的应用前景。     

己二酸/膨胀石墨复合相变材料性能研究

以己二酸为相变材料,膨胀石墨为导热增强相,采用机械混合与熔融吸附的方法,制备出己二酸/膨胀石墨复合相变储热材料。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,膨胀石墨能够有效吸附己二酸,两者之间化学相容性良好;随着膨胀石墨掺量的增加,复合材料的相变潜热有减少趋势,导热系数则相应提高;当膨胀石墨的掺量为8%(质量分数)时,制备的复合材料的熔化、凝固相变潜热分别为237.66,220.49J/g,导热系数为2.99W/(m·K),具有良好的热稳定性。     

聚乙二醇/二氧化硅复合相变蓄热材料的性能研究

以二氧化硅(SiO2)为载体、聚乙二醇(PEG)为相变蓄热材料,利用多孔的二氧化硅良好的吸附性能,制备出聚乙二醇/二氧化硅复合相变材料.由于二氧化硅的多孔网络结构,其毛细作用力和表面张力使得聚乙二醇在发生固液相变的过程中,失去了流动性.实验结果证明,聚乙二醇/二氧化硅复合相变材料仍具有较高的蓄热能力.同时二氧化硅作为基体材料形成空间传热网格,较大的提高了相变材料的导热率.     

石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料的性能研究

以石蜡(PA)为相变材料,膨胀珍珠岩(EP)为载质,利用直接吸附法制备出PA/EP复合相变材料。通过红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热仪和热重分析仪对复合相变材料的微观结构、相变温度、相变潜热和热稳定性进行表征。结果表明:PA能较好的吸附在EP孔隙内,当复合相变材料中PA质量分数为66.6%时,其吸附量已达到饱和值,起始相变温度为57.1℃,相变潜热为133J/g,热稳定性最优。PA与EP之间的结合未发生化学反应,PA的热性能没有改变。复合相变材料在调控大体积混凝土及磷酸镁水泥水化热领域有着很大的应用潜力。     

石蜡基碳纳米管复合相变材料热性能的研究

针对石蜡作为相变材料的改进研究,将多壁碳纳米管(CNTs)作为导热增强剂增加石蜡的导热系数。实验制备了CNTs用量为0.02%(wt,质量分数,下同)、0.05%和0.1%的石蜡/CNTs复合相变材料,通过差示扫描量热仪及导热系数仪分别对复合材料的相变特性和导热系数进行表征和测量。实验结果表明,复合材料导热系数随着CNTs用量的增加而提高,相变焓先增加后减小,CNTs用量为0.1%时,相变焓为152.8~157.9kJ/kg,较纯石蜡有所降低但变化不大,导热系数为0.487W/m·K(固态)和0.262W/m·K(液态),较纯石蜡分别提高21.14%和29.06%,稳定性较好,展现了良好的导热性能。     

复合相变储能材料的制备及热性能研究

基于建筑节能的重要性,采用实验的方法制备了一种癸酸与月桂酸的低共熔复合相变材料,这种相变材料的峰值融化温度是22.2℃,潜热是126.7℃,经过200次的循环以及释热特性测试发现这种复合相变材料的稳定性很好,再加入4%的石墨之后,导热性能有较大的提高。选用多孔建筑材料膨胀珍珠岩作为基质,用与相变材料直接浸泡的方式制得复合建筑材料,经过24h的浸泡,相变材料的质量分数达到了60%,用DSC测试出,复合材料的开始融化的温度17.9℃,潜热74.41J/g,做为一种新型的材料可以在节能建筑上使用。     

膨润土基复合相变材料的制备及其性能研究

采用熔融插层法制备了膨润土基复合相变材料,得到十四酸(MA)和十六醇(HD)二元低共熔混合相变材料(PCM)与改性膨润土最佳的质量复合比。在60℃高温下,利用扩散-渗出圈法检测,未发现PCM渗漏现象。利用X射线衍射、扫描电镜和红外光谱表征了膨润土、有机改性膨润土和膨润土基复合相变材料。结果表明:经过十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性,膨润土层间距由1.511nm扩大到1.680nm;PCM进入有机改性膨土层间,复合效果良好,未发生化学反应;经200次热循环实验,热稳定性能良好。     

基于复合相变储能材料的研究进展

相变储能材料具有储热密度高,储热过程中温度变化非常小的优点。相变储能材料已广泛应用于热泵、太阳能利用等领域。本文综述了近些年来复合相变储能材料的研究状况,包括相变储能材料的制备、传热强化、相变过程数值模拟和应用等,并对复合相变储能材料的发展作了展望。     

多孔铝骨架/复合相变材料温控性能研究

相变储能材料(PCM)具有储热密度大、储/放热过程几乎恒温性等优点,是解决电子器件狭小空间下高热流密度问题的理想方案,但相变材料本身的导热系数较低、传热效率差等特性却限制了其应用范围。针对上述难题,以石蜡作为相变材料,通过3D打印制备多孔铝骨架,再采用水浴灌注法将石蜡灌注到多孔铝骨架中,制备出多孔铝骨架/复合相变材料(AS-PCM)。通过实验探究了95%、85%、75%3种孔隙率的温控性能。实验结果表明,添加多孔铝骨架可增强PCM的热传递,从而降低热源温度。在较大的功率下,AS-PCM对传热的改善更为明显。熔化完成前,低孔隙率AS-PCM热沉的底部温度和温度梯度更低,使用多孔铝骨架代替泡沫金属,为提高PCMs的导热性能提供了了新的多孔金属基体。     

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。     

复合相变材料研究进展

复合相变材料主要指性质相似的二元或多元化合物的一般混合体系或低共熔体系,形状稳定的固液相变材料,无机有机复合相变材料等.因其独特的功能成为近来新材料研究的热点.介绍了较为常见的几种复合相变材料的制备方法,溶胶凝胶法、加热共熔法、多孔介质法,微胶囊法,高分子聚合法等,并对它们的特点进行了分析,最后介绍了复合相变材料的前景.