膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料的热性能及定形性研究

以石蜡为相变材料,膨胀石墨为基体材料,采用熔融混合法制备不同配比的膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料并压制成形。对制备的复合相变材料进行物相分析及结构和热性能表征,并考察了定形复合相变材料的热稳定性。测试结果表明,采用该方法制备的复合相变材料没有新物质生成,性质稳定。当未定形的相变材料中膨胀石墨的含量达到10%时,石蜡吸附完全,相变潜热最大。通过对定形复合相变材料进行热循环实验,发现当膨胀石墨含量为30%时,石蜡不易渗出,循环热稳定性好,具有应用价值。     

膨胀石墨/石蜡相变复合材料有效导热系数的数值计算

通过膨胀石墨粉与石蜡混合制备相变复合材料可有效提高该储能材料的传热性能。为研究膨胀石墨/石蜡相变复合材料的导热机制,提出了膨胀石墨粉与石蜡混合后的3尺度层次固体有效导热系数计算方法。然后,通过数值模拟计算得到了具有不同体积分数和不同导热系数的膨胀石墨导热颗粒的膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数。结果表明:膨胀石墨能够有效地提高石蜡的导热性能,当膨胀石墨的体积分数为10%时,膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数是纯石蜡的9倍。此外,提高底层尺度的石墨片与石蜡的混合程度及降低底层尺度石墨的体积分数都能有效提高膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数。所得结论为探究膨胀石墨粉提高相变复合材料导热系数的机理奠定了基础。     

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。     

膨胀石墨/芒硝复合定形相变材料制备及性能研究

以复合芒硝(SCNa)为相变材料,膨胀石墨为载体,采用真空吸附法制备出导热增强型膨胀石墨/复合Na_2SO_4·10H_2O定形相变材料。试验结果表明:表面活性剂OP-10(质量分数5%)的加入能有效提高膨胀石墨和复合Na_2SO_4·10H_2O相变材料的结合稳定性,表面活性剂的添加对定形相变材料导热系数基本无影响,添加表面活性剂的膨胀石墨定形相变材料导热系数为2.26 W/(m·K),为原复合芒硝相变材料的215%。     

膨胀石墨基相变储能材料的制备及性能研究

以膨胀石墨作为主导热材料,石蜡作为相变储热材料,通过真空浸渍法制备了膨胀石墨-石蜡复合相变储能材料,研究了石蜡质量分数对复合相变储能材料微观形貌、物相结构及热性能的影响。结果表明,膨胀石墨和石蜡反应后生成的复合相变储能材料主要依靠物理吸附结合,石蜡均匀覆盖在膨胀石墨的表面以及孔隙中,当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密封性和结构致密性最佳,几乎不发生泄露。随着石蜡质量分数的增加,复合相变储能材料的熔点逐渐增大,热分解温度逐渐提高,石蜡质量分数91%的复合相变储能材料相比石蜡质量分数85%的相变材料热分解温度提高了约15℃。随着石蜡质量分数的增大,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数持续降低,密度先降低后增加,比热持续增大。当石蜡质量分数为94%时,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数均为最低值,分别为2.492 W/(m·K)和0.605 mm²/s;当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密度为最小值0.794 g/cm³,对应比热为5.462 J/(g·K)。分析可得,石蜡质量分数为91%的复合相变储能材料的综合性能最佳...     

二十二烷/膨胀石墨复合相变材料的制备与表征

基于膨胀石墨(EG)良好的热性能和吸附性,以膨胀石墨为吸附介质,以二十二烷(DE)为相变材料,用熔融共混法制备了二十二烷/膨胀石墨复合相变材料,采用扫描电镜、差示扫描量热仪、综合热分析仪、X射线衍射仪等对其进行性能测试和表征分析。结果表明,膨胀石墨具有网络状微孔结构,通过与二十二烷的物理结合将其封装,使其稳定性提高,同时颗粒粒径较小且均匀性较好,分散性提高;随着膨胀石墨含量的增加,复合相变材料导热系数提高、热稳定性增强;复合相变材料的相变温度较二十二烷略有降低,过冷现象得到改善,并具有较高的相变潜热;综合分析,复合相变材料中膨胀石墨的最佳含量为10%(质量分数)左右。     

膨胀石墨基复合相变材料的结构与性能研究

以膨胀石墨(EG)为载体,石蜡为相变材料,利用EG对石蜡良好的吸附性,制备了膨胀石墨基复合相变材料。采用扫描电镜、差示扫描量热仪、RC-4温度记录仪、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射分析仪对复合相变材料的结构与性能进行了测试和表征。实验结果表明,复合相变材料是EG和石蜡的物理结合,随着EG含量的增加,复合相变材料的相变潜热和相变温度降低,但分散性提高,稳定性增强,导热性能增加;同时,蓄热时间缩短,效率增加,且蓄热过程中温度对复合相变材料相变时间影响明显;综合分析,要保证复合相变材料结构稳定和性能优良,EG的质量分数应控制在10%左右。     

膨胀石墨/石蜡复合相变材料相变过程的热分析

利用膨胀石墨的层状结构及其高热导率制备了膨胀石墨/石蜡复合相变储能材料。采用层状复合材料的热传导模型,通过ANSYS软件对膨胀石墨/石蜡复合相变材料的相变过程进行数值模拟。结果表明,与纯石蜡相变材料相比,膨胀石墨/石蜡复合相变材料中加入膨胀石墨的强化传热性能效果很显著。     

膨胀石墨/石蜡复合相变材料的碳纳米管掺杂改性研究

为了制备兼具高相变潜热和高导热系数的膨胀石墨/石蜡(EG/PA)复合相变材料,使用真空浸渍法并通过碳纳米管(CNTs)掺杂对复合相变材料进行了改性。导热性能测试分析发现,当复合相变材料中石蜡质量分数较高时,CNTs掺杂可以有效地增强复合相变材料的导热系数,并且随着CNTs掺杂含量的提高复合相变材料的导热系数也逐渐增大,但是当CNTs掺杂量高于0.8%(质量分数)时导热系数增大速度变慢,因此优化的CNTs掺杂含量为0.8%(质量分数)。在此优化参数下,复合相变材料的熔化潜热从145.27 J/g变到144.39 J/g几乎没有变化,而导热系数从2.141 W/(m·K)提升至4.106 W/(m·K),提升了约1倍,并且在100次热循环之后仍然保持很好的储热能力,具有较好的热循环稳定性。     

石蜡/不同粒径膨胀石墨复合相变储热材料的制备和性能

用熔融共混法制备石蜡/不同粒径膨胀石墨复合相变储热材料,对样品进行XRD、FT-IR、SEM、DSC和LFA表征分析,研究了不同粒径膨胀石墨的质量比例对复合相变储热材料性能的影响。结果表明:随着小粒径膨胀石墨含量的增加,复合相变储热材料的热扩散系数先增大后减小。在大小粒径膨胀石墨质量比例为9∶1时,石蜡充分利用了大小粒径膨胀石墨的镶嵌式空间结构,复合相变材料的热扩散系数为1.964×10-6m2/s,比纯石蜡提高了22倍,相变潜热为144.2 J/g。     

石墨/石蜡复合相变储热材料的热性能研究

膨胀石墨(EG)在超声作用下解离成微米级石墨片层(MSGF),并加入到石蜡基体中制备得到石墨/石蜡复合相变储热材料,并对复合相变材料的结构和热性能进行表征。实验结果表明,该石墨/石蜡复合相变储热材料储热速率加快,化学性质稳定。随MSGF质量分数的增加,固态及液态复合材料的导热系数均呈非线性显著增长,相变温度及相变潜热略有降低。     

高导热定形聚乙烯/石蜡/膨胀石墨相变复合材料的研究

以高密度聚乙烯(HDPE)作为包覆材料,石蜡作为相变材料,膨胀石墨或鳞片石墨作为导热增强剂,通过熔融共混和热压制备了不同石蜡用量的定形相变储能材料。通过实验分析了所制定形复合储能材料的相变温度、相变潜热、热导率等性能。石蜡经过高密度聚乙烯包覆之后,相变焓值下降30%左右(石蜡含量65%(质量分数))。膨胀石墨和鳞片石墨的加入均能提高复合材料的热导率。膨胀石墨含量为10%(质量分数)时,样品的热导率与无导热增强剂样品相比较提高率为594%,而相同质量分数的鳞片石墨热导率提高率仅为83%。由此可见膨胀石墨对复合材料热导率的贡献远远大于同等质量分数下鳞片石墨的贡献。     

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。     

膨胀石墨基复合相变材料的热稳定性研究

以膨胀石墨(EG)为载体材料,烷类(二十一烷、二十二烷)和脂肪酸类(正癸酸、硬脂酸)为相变材料,采用熔融共混法制备了不同类型膨胀石墨基复合相变材料,通过对其微观形貌、结构组成、热稳定性等表征测试,探究不同种类膨胀石墨基复合相变材料的热稳定性原理。结果表明,EG具有大量不同尺寸、结构和层次的微孔结构,是由10~50μm厚的石墨片叠合成的平行塌陷片层构成,具有良好的吸附性和稳定性,EG通过微孔束缚、氢键及表面极性等作用对相变材料进行物理吸附,使其热稳定性提高;随着EG含量的增加,烷类复合相变材料的热分解温度逐渐升高,分解速率减慢,脂肪酸类复合相变材料分解温度有所降低,分解速率减慢,但二者都在25~80℃间表现出良好的热循环稳定性,具有优良的热效率和热稳定性,满足中低温体系的温度调控要求。     

膨胀石墨/石蜡复合材料的制备及热管理性能

石蜡作为相变材料(PCM),膨胀石墨(EG)为导热增强剂,制备不同EG含量的膨胀石墨/石蜡(EG/PCM)复合材料。采用瞬态热线法测量样品的导热系数;把EG/PCM应用于锂离子电池热管理,研究不同EG含量的EG/PCM热管理性能;采用ANSYS软件分析EG/PCM的导热系数对锂离子电池热管理的影响。结果表明:EG的加入大幅度提高了PCM的导热系数,EG含量≥9%时,EG/PCM的导热系数呈各向异性;锂离子电池表面温度随EG含量增加而减小,EG(12)/PCM(88)表现出优异的热管理性能;适当地提高EG/PCM的径向导热系数,有利于提高它的热管理性能。     

TDA-HDA/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

脂肪胺作为有机相变材料有着相变焓高、无毒低腐蚀、化学性质稳定等特点，在建筑围护结构的中低温相变储能领域有着广泛的应用前景。利用高导热率的膨胀石墨作为多孔介质，吸附十四胺-十六胺二元共晶相变材料制备了复合相变材料，膨胀石墨质量分数分别为5%、10%、15%和20%,定型后的密度分别为600,700,800和900 kg/m³。采用扫描电镜、DSC、步冷曲线、导热系数测定仪和TG测试仪等对十四胺-十六胺/膨胀石墨复合相变材料的性能进行表征。实验结果表明膨胀石墨质量分数为10%时能完全吸附十四胺-十六胺二元相变材料，融化和凝固温度分别为27.48和21.86℃,相变焓为226.7 W/g,约为十四胺-十六胺相变焓(249 W/g)的90%,导热率可提高到十四胺-十六胺的373%～500%。当密度达到800 kg/m³以后，导热率随密度变化幅度减小。热循环实验表明十四胺-十六胺/膨胀石墨复合相变材料的热稳定性良好。红外光谱测试结果表明二元相变材料与膨胀石墨为物理结合，不存在化学反应；TG测试结果显示在常温范围内，相变材料的存在稳定，适用于建筑围护结构...     

石蜡/膨胀石墨/石墨烯/铝蜂窝复合相变材料的制备及锂电池控温性能研究

以石蜡(PW)作为相变基体,膨胀石墨(EG)和石墨烯协同增强导热,铝蜂窝作为结构增强材料,制备高性能、高导热的复合相变材料(CPCM).在不同EG和石墨烯含量下,通过扫描电子显微镜、X射线衍射、差示扫描量热仪、热导率分析仪对所制相变材料进行表征与测试分析.结果 表明:将EG质量分数控制为10％,复合相变材料的导热系数随...     

膨胀石墨微观结构调控及其与石蜡复合相变储能材料研究

采用热分析、导热仪和扫描电镜技术分析了膨胀石墨的颗粒尺度、膨化速率对微观孔洞结构的影响以及对膨胀石墨/石蜡相变储能复合材料的综合性能影响规律。结果表明,小颗粒尺度膨胀石墨有助于降低复合材料的相变滞后,并提高材料密度;慢速升温膨化则有助于使膨胀石墨获得更加均匀、细密的孔洞分布,提高膨胀石墨/石蜡相变储能复合材料的热导率。膨胀石墨在复合材料中的比重是热导率的决定性因素之一,调整膨胀石墨的微孔结构对改善石墨/石蜡相变储能复合材料的综合性能具有重要意义。     

碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料的制备及强化传热研究

以石蜡为相变材料,膨胀石墨为载体,碳纤维为强化传热介质,利用膨胀石墨对石蜡良好的吸附性及碳纤维高的导热性,制备了碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料。采用扫描电镜、差示扫描量热仪、温度巡检仪对制备的碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料热性能进行了测试和表征。实验结果表明,添加了碳纤维的石蜡/膨胀石墨复合相变材料的相变潜热随石蜡含量的降低而减小,随碳纤维含量的增加复合相变材料的相变温度略有降低,相变提前发生,随碳纤维含量的增加复合相变材料的导热性能大幅度提高。     

碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料的制备及强化传热研究

以石蜡为相变材料,膨胀石墨为载体,碳纤维为强化传热介质,利用膨胀石墨对石蜡良好的吸附性及碳纤维高的导热性,制备了碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料。采用扫描电镜、差示扫描量热仪、温度巡检仪对制备的碳纤维/石蜡/膨胀石墨复合相变材料热性能进行了测试和表征。实验结果表明,添加了碳纤维的石蜡/膨胀石墨复合相变材料的相变潜热随石蜡含量的降低而减小,随碳纤维含量的增加复合相变材料的相变温度略有降低,相变提前发生,随碳纤维含量的增加复合相变材料的导热性能大幅度提高。