氧化铝/碳材料导热硅脂的研究

以石墨烯、碳纤维、炭黑为导热填料,球形氧化铝和二甲基硅油为导热基体通过简单混磨制备了一系列导热硅脂。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对导热填料进行表征。通过对球形氧化铝进行颗粒级配、加入碳材料来提高导热硅脂的导热系数。结果表明:不同粒径的球形氧化铝颗粒级配能够提高导热硅脂的导热系数;与其他碳材料相比,在加入相同质量时,石墨烯能够更好地提高导热硅脂的导热系数,导热系数随着石墨烯加入量的增加而增大,导热系数最大值为1.223 W·(m·K)~(-1)。     

石墨纤维导热膏的制备及其导热性能

以石墨纤维为导热填料、二甲基硅油为基体,通过简单混磨制备了一系列石墨纤维/硅油导热膏。通过石墨纤维表面镀银处理、加入硅烷偶联剂KH570等改善导热膏的性能。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段,对镀银石墨纤维进行了表征。结果表明:导热膏的导热系数随着石墨纤维添加量的增大而增大,最高达到1.21 W·(m·K)~(-1);加入硅烷偶联剂KH570可以有效提高导热膏的导热性能,加入量为石墨纤维的2.5%~3%(质量分数)时最好;石墨纤维经过镀银化处理之后,导热系数进一步提高到1.54 W·(m·K)~(-1)。     

泡沫金属有效导热系数的数学模型

通过修正Kelvin提出的十四面三维结构作为金属泡沫的几何模型,利用数值求解几何模型内的稳态傅里叶导热方程,文中提出了泡沫金属的有效导热系数的数学模型.首先,利用实验数据修正了十四面体节点与骨架半径随孔隙率的变化关系.然后,把泡沫金属分成4层,利用数值模拟确定了每层有效导热系数的计算式.最后,基于Fourier定律,建立了泡沫金属的有效导热系数.研究结果表明:文中提出的模型计算泡沫金属有效导热系数与实验值的误差都在±10%之内.本文的研究结果,对于泡沫金属的热力设计和应用具有很好的指导意义.     

球形容器内复合相变材料的约束熔化传热过程

为评估高导热填料对复合相变材料熔化传热过程的影响,采用实验方法定量分析典型球形容器中添加石墨纳米片的十二醇基复合相变材料的约束熔化传热过程.以熔化过程中的瞬时质量熔化率为比较对象,对石墨纳米片的质量分数和恒温加热边界条件进行参数化研究.实验结果表明,随着质量分数的增加,复合相变材料的熔化传热过程从以自然对流为主导逐渐转变为以导热为主导.在所研究的工况范围内,虽然复合相变材料的导热系数有一定程度的提高,但不足以弥补黏度增长所引起的自然对流削弱效应,反而使得熔化过程有所减缓.通过数据拟合得到了熔化率随傅里叶数、斯蒂芬数和格拉晓夫数等特征无量纲数变化的实验关联式,其预测结果的误差小于15%.     

球形容器内复合相变材料的约束熔化传热过程

为评估高导热填料对复合相变材料熔化传热过程的影响,采用实验方法定量分析典型球形容器中添加石墨纳米片的十二醇基复合相变材料的约束熔化传热过程.以熔化过程中的瞬时质量熔化率为比较对象,对石墨纳米片的质量分数和恒温加热边界条件进行参数化研究.实验结果表明,随着质量分数的增加,复合相变材料的熔化传热过程从以自然对流为主导逐渐转变为以导热为主导.在所研究的工况范围内,虽然复合相变材料的导热系数有一定程度的提高,但不足以弥补黏度增长所引起的自然对流削弱效应,反而使得熔化过程有所减缓.通过数据拟合得到了熔化率随傅里叶数、斯蒂芬数和格拉晓夫数等特征无量纲数变化的实验关联式,其预测精度在15%以内.     

蠕墨铸铁导热性能的数值计算及分析

为进一步研究高功率密度柴油发动机缸盖材料的导热性能.本文基于金相和X射线三维扫描重构技术,构建了蠕墨铸铁二维和三维有限元导热模型,采用有限元软件ANSYS仿真计算了不同蠕化率蠕墨铸铁的导热性能.计算结果表明:不考虑界面和石墨导热各向异性,蠕铁的导热性能随着蠕化率的升高而增大,三维模型计算蠕化率40%的蠕铁导热性能较二维模型高出约7.4%,石墨连通性对铸铁导热性能有促进作用.     

超高导热石墨材料

正技术开发单位中国科学院山西煤炭化学研究所技术概述传统的金属铝、铜等材料由于其自身导热系数有限、密度大,且热膨胀系数高,难以满足我国航天技术和尖端电子工业对导热的要求。技术开发单位在超高导热石墨材料制备及加工基础上,掌握了超高导热石墨材料表面金属膜的镀层技术。通过对石墨材料表面的修饰并结合引入过渡层,降低了石墨与金属的接触角,提高了两     

太阳能光热发电系统蓄热混凝土的制备与性能

蓄热混凝土是太阳能热电站蓄热单元常用材料,研究了掺入磨细矿渣粉、聚丙烯腈有机纤维以及石墨集料等对蓄热混凝土物理力学性能、耐热性能和导热系数等的影响;结果表明磨细矿渣粉和石墨集料的掺入可有效提高混凝土的耐热性能,通过扫描电子显微镜(SEM)等测试手段从微观角度分析了其内在机理;同时,石墨集料还显著提高了混凝土导热系数。     

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.     

石墨改性聚全氟乙丙烯导热复合材料的性能

研究了新型耐腐蚀换热器的制作材料,旨在避免烟气余热回收时,因烟气温度低于其酸露点温度而产生的低温腐蚀.采用石墨填充聚全氟乙丙烯(fluorinated ethylene propylene,FEP),并添加一定量的碳纤维,制备出导热性能较好、抗冲击且耐腐蚀的石墨改性FEP导热材料.通过导热性能、力学性能及耐腐蚀性能研究,确定了适用于制作烟气余热回收系统中换热器的复合材料中石墨的填充质量分数.实验表明,石墨的质量分数越高,导热复合材料的热导率越大,但其拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度会随着石墨填充质量分数升高逐渐降低.     

钢渣泡沫混凝土的保温性能及三相导热系数模型

将细钢渣作为泡沫混凝土集料,开展钢渣泡沫混凝土导热系数及其影响因素试验研究,并分析建立气孔率、干体积密度与导热系数的关系.基于现有混凝土两相保温系数模型,结合钢渣泡沫混凝土组成结构特点,通过嵌套使用优化的两相导热系数模型推导建立了钢渣泡沫混凝土三相导热系数模型,并结合试验数据通过拟合与线性回归得到三相导热系数模型中的修正系数.利用并联模型、串联模型、Maxwell-Eucken模型等与相关试验数据进行比较,并对钢渣泡沫混凝土三相导热系数模型精度进行了评价分析.相关研究结果表明,通过调整钢渣粒径、掺量和发泡剂的用量,能够配制出干体积密度和导热系数满足要求的钢渣泡沫混凝土;不同配合比钢渣泡沫混凝土的导热系数,可以通过推导建立的三相导热系数模型进行较为准确地预测.     

腔体压力对纳米碳管结构的影响

在镍催化剂的催化作用下,利用微波等离子体化学气相沉积法合成了纳米碳管,分析了不同腔体压力对所合成的碳材料结构的影响.研究表明,当腔体压力增大时,基片温度上升,有利于纳米碳管管状结构的形成,提高纳米碳管的石墨化程度.     

粉性土导热系数的室内实验研究

介绍了一种在一维稳态导热状态下测量土壤导热系数的新方法——稳态平板法.该方法试样制备简便、干扰因素少、测试数据可信、成本低廉,便于工程测试应用.利用该方法测定2种典型土壤在不同干密度、水的质量分数条件下的导热系数.实验结果表明,土壤的导热系数随着水的质量分数和干密度的增加均有不同程度的提高；采用新方法得到的导热系数变化规律与采用探针法测量的结果较为一致.根据实验数据拟合得出土壤导热系数与土中水质量分数、干密度的经验公式,可供工程设计参考.     

多孔介质有效导热系数的实验与模拟

应用实验与数值模拟相结合的方法研究了多孔介质的有效导热系数.将分形理论与孔道网络模型相结合的分形孔道网络模型用于研究多孔介质的有效导热系数,为太阳池储热、地源热泵传热、食品干燥等方面打下了基础.模拟计算结果与实验结果吻合较好,证明了分形孔道网络模型适用于计算多孔介质的有效导热系数.研究了孔喉比、配位数、垂直热流方向喉道比例、喉道长度、孔隙率、固体骨架导热系数(K.)及流体导热系数(Kf)等多方面对多孔介质有效导热系数的影响.结果表明,垂直热流方向喉道会增大多孔介质的热阻,降低多孔介质的有效导热系数.当K8大于Kf时,随着孔喉比的增大以及喉道长度的减小,多孔介质的有效导热系数越大.当平行热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的减小而增大;当垂直热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的增大而增大.     

化学成分对球墨可锻铸铁石墨化的影响

本文利用测量石墨化膨胀的方法和OMNICOM图像分析仪,研究了化学成分对球墨可锻铸铁高温和低温石墨化的影响。结果表明,碳对球墨可锻铸铁第一阶段石墨化的影响不同于可锻铸铁,碳量增加有利于第二阶段石墨化;硅对其高温和低温石墨化有显著影响;当Re、Mg残留量小于0.09～0.10％时,第一阶段石墨化时间随其含量提高而降低,但是,Re、Mg超过0.10％后,石墨化时间又提高,Re、Mg量提高阻碍第二阶段石墨化;加入AI、Bi后;其退火石墨数增加,退火时间缩短。     

水热共沉积C/C复合材料的Ni催化石墨化及性能研究

采用水热共沉积结合热处理技术制备出了含Ni颗粒的碳/碳(C/C)复合材料,并研究了热处理温度对C/C复合材料微观结构、力学性能及电学性能的影响规律.结果表明,随着热处理温度的升高,复合材料的基体碳由无定型的颗粒状向层状石墨转变,其石墨化度提高,复合材料中Ni的引入对基体具有催化石墨化作用.1 400℃热处理较800℃热处理C/C复合材料的强度降低了27%,模量提升了15%,其断裂行为由假塑性断裂向脆性断裂转变.1 400℃热处理较800℃热处理C/C复合材料的电阻率降低了67.9%.石墨化度的提高增大了石墨微晶尺寸,降低了石墨层间距,减小了晶界的散射作用,从而提升了载流子浓度,有利于降低C/C复合材料的电阻率.     

FLUENT模拟分析巴基纸基复合材料的温度场分布

为了研究加热过程中加热功率及聚合物基体导热系数等因素对巴基纸基复合材料达到稳态所需时间及温度场分布的影响规律,采用有限元软件FLUENT分别模拟了不同工况条件下矩形弯曲、正弦形及平板形巴基纸增强聚合物基复合材料的热传导性能。计算结果表明:三种形状巴基纸基复合材料加热达到稳态后整体温度水平均随加热功率的增大呈线性增长,且巴基纸基复合材料达到稳态时所需时间也随加热功率的增大而延长。随着聚合物基体材料导热系数的增大,巴基纸基复合材料温度分布更加均匀,且巴基纸基复合材料达到稳态所需要的时间越短。分析认为,加热功率对巴基纸基复合材料温度分布规律的影响主要通过巴基纸加热片的单位体积热源起作用;聚合物基体导热系数增大利于巴基纸加热片热量的散出,因此缩短了巴基纸基复合材料达到稳态的所需时间。     

岩土体导热系数研究进展

岩土体导热系数在与地热有关的地质基础研究和生产应用中有重要作用。首先介绍了导热系数的概念,然后分析了导热系数的受控因素,最后探讨了导热系数的测定方法。导热系数的受控因素包括地层岩性、孔隙率、含水率、温度以及各向异性。导热系数随地层岩性从大到小排列为海相碳酸盐岩、陆相碎屑岩、火成岩,变质岩导热系数与母岩和变质程度有关;同种岩层的导热系数随沉积过程延续或深度增加而增大;含水率对软弱岩石的导热系数影响较大,导热系数随含水率增大而增大,对孔隙度较大的岩层需进行饱水校正;不同岩性的导热系数随温度的变化较复杂,在应用中需结合实际地层考虑;由于结构面的存在,岩体的导热系数存在各向异性。导热系数的测定方法包括现场测试法、室内测试法、组分类型辨别法以及利用P波速度估算等。利用现场数据求解导热系数时常使用线热源模型和柱热源模型;室内测试法包括稳态测试法和非稳态测试法,分别应用于中低导热系数材料和高导热系数材料;对于组分类型辨别法,平行板式相分布的物体导热系数是各向不等的,热传导方向与平行板平面平行和垂直时分别具有最小和最大总体导热系数;对地下无法直接测量的地质单元,可利用P波速度估算导热系数。要得到准确的导热系数,须基于岩土体的导热系数范围和样品特征选取正确的测定方法。     

中间相碳微球/石墨材料燃料电池双极板的研究

研究了采用中间相碳微球(MCMB)/石墨复合材料,通过常温模压成型、1 000℃埋碳碳化烧结工艺制备双极板;研究了不同MCMB加入量对压缩强度、弯曲强度和电阻率的影响,结果表明有更佳的综合性能,其制造成本低、效率高,抗压强度＞152 MPa,抗弯强度＞40 MPa,电阻率＜30μΩ·m,满足燃料电池苛刻工作条件和性能上的要求.     

铝泡沫和石墨泡沫强化石蜡相变传热的数值模拟

针对有机相变材料石蜡导热系数低的问题,通过添加多孔介质的方法以强化石蜡相变传热,并运用CFD软件对石蜡相变传热系统进行二维数值模拟.模拟结果表明:铝泡沫和石墨泡沫都能有效提高相变材料传热速率,铝泡沫的强化传热效果明显高于石墨泡沫的传热效果.随着孔隙率减小,多孔介质/石蜡复合材料的有效导热系数增大,传热速率加快,凝固需要的时间缩短.并且,孔隙率越小,经过相同凝固时间,装置内对应点温度越低.