有机-无机复合相变材料的研究进展

有机相变材料具有过冷度小、无相分离、蓄热强等优势,在相变储热领域一直受到广泛的关注。然而,较低的热导率、液相泄漏和较差的热稳定性成为限制其应用的瓶颈缺陷。近几年,有机-无机复合相变材料的研究成为新的热点,极大地促进了有机相变材料的应用和发展。本文综述了常见的提高有机相变材料导热性能的高导热性纳米材料,以及制备有机-无机定形复合相变材料常选用的多孔支撑材料,并从制备方法、作用方式和热物性等方面介绍了有机-无机复合相变材料,复合相变材料相比于单一纯相变材料具有诸多优越的性能。预测有关结构优化、封装工艺并与高效储能系统结合的研究会成为有机-无机复合相变材料未来的发展趋势。     

导热相变高分子复合材料研究进展

介绍了导热相变高分子复合材料的制备方法,聚合物基体、导热填料种类及用量对相变高分子复合材料的导热性能的影响及其工业应用,综述了导热相变高分子复合材料的研究进展。     

石蜡-膨胀石墨复合相变材料热导率研究

在石蜡（PA）中复合添加膨胀石墨（EG）是提高石蜡基相变材料导热性能的一种常见方法,准确预测PA-EG复合相变材料的热导率对于其应用十分重要。通过对EG质量分数小于20%的PA-EG复合相变材料微观结构特征的分析,建立了基于EG纤维在PA中均匀分散的微观结构几何模型,数值模拟了完全均匀分散PA-EG单元体的相变过程,分析了EG质量分数及其粒径对PA-EG复合相变材料等效热导率的影响规律,并提出了可适用于不同制备方法的PA-EG复合相变材料热导率预测模型。模型预测结果与已报道EG质量分数小于20%的PA-EG复合相变材料实验结果能较好吻合,误差小于15.1%。     

相变温控在电子器件热控制中的应用进展

相变温控是利用相变材料的相变过程以实现对物体温度控制的方法。综述了相变温控在电子器件热控制领域的原理及其应用,利用相变材料大的相变潜热和较为恒定的相变温度的特点,可实现电子器件散热的有效管理,并指出开发具有高导热性能的定形相变材料是相变温控技术一个重要的发展方向。     

CNTs掺杂对EG/PEG定形相变材料性能的影响研究

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,导热性与吸附性良好的膨胀石墨(EG)和碳纳米管(CNTs)为支撑材料,制备出CNTs/EG/PEG定形相变材料。分别采用恒温烘箱、差示扫描量热仪(DSC)、导热系数测定仪对CNTs/EG/PEG定形相变材料的定形特性、储热性能以及导热性能进行研究表征。实验结果表明,PEG含量越多的该定形相变材料的界面更加的均匀;随着EG和CNTs的含量增加,CNTs/EG/PEG复合材料的定形效果越来越好,熔融焓与结晶焓逐渐降低,导热系数逐渐增加。     

碳气凝胶基复合相变材料的制备及其导热性能研究

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,通过添加碳气凝胶,采用熔融共混和真空浸渍的方式制备了导热增强型相变复合材料。采用扫描电子显微镜、热常数分析仪、差示扫描量热仪、红外热成像仪和热重分析仪对所制备复合材料的微观结构、导热性能与相变过程进行了研究。结果表明:相比于PEG材料,片层三维网络结构的碳气凝胶可有效提高PEG的导热性能;碳气凝胶对PEG具有更加优良的定型效果,在相变过程中,能有效束缚PEG的流动,保持复合材料的形状稳定性。     

PEG/EG复合相变储能材料蓄冷性能的实验研究

制备了以相对分子质量不超过1 000的聚乙二醇（PEG）为相变基质、膨胀石墨（EG）为导热强化相的PEG/EG低温复合相变储能材料,并分析了不同EG含量时各种因素对这种相变储能材料的蓄冷性能的影响。利用闪光导热分析法研究了EG含量和加压程度对这种复合材料的导热性能的影响,用电子显微镜观察法比较了不同EG含量和加压条件下这种复合材料导热性能差异的微观机理,用工程测量法分析了这种复合材料的蓄冷性能及其相变曲线。结果表明,EG含量和加压程度对这种低温复合材料导热性能的影响是通过改变EG内部导热网络结构而实现的;随着EG含量的增加,复合材料的蓄冷性能呈提升趋势;EG能够减少冷媒温度、蓄冷剂本身质量对蓄冷过程的影响。     

硅酸盐矿物储热特征及其复合相变材料

利用硅酸盐矿物储热特征装载相变功能体,制备定形复合相变材料是获得优良储热性能、低制备成本复合储热材料的途径之一。从导热性能与储存空间两个方面概述了硅酸盐矿物的储热特征;对凹凸棒石、硅藻土、埃洛石、高岭石、蒙脱石、珍珠岩、蛭石、蛋白石、硅灰石等硅酸盐矿物基复合相变材料进行了综述;介绍了其在建筑节能以及其他领域如热红外隐身技术中的应用;最后指出,制备储热容量高、不易泄露的硅酸盐矿物基复合相变材料并扩大其应用范围是今后的研究重点。     

硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料的制备及其在储热建筑材料中的应用

提出了先将有机相变材料硬脂酸丁酯与膨润土进行复合制备硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料,再将其掺入到普通硅酸盐水泥中制备储热复合水泥板的方案.以无水乙醇为溶剂,采用液相插层法制备出了硬脂酸丁酯/膨润土复合材料.X射线衍射和DSC测试结果表明硬脂酸丁酯嵌入到了有机改性膨润土的纳米层间.制得的硬脂酸丁酯/膨润土复合储热材料的相变潜热与基于复合材料中有机相变物质量百分率的计算值相当.硬脂酸丁酯/膨润土复合相变材料具有很好的性能稳定性,与普通硅酸盐水泥之间具有良好相容性,制得的储热复合水泥板的抗压强度合格,而且其导热性能明显优于由纯硬脂酸丁酯制得的储热水泥板.     

用于储能的复合定形相变材料的制备与性能研究

以泡沫聚合法制得的超多孔水凝胶(SPH)为基材,季铵盐类离子液体(ILPCM)为相变材料,氧化石墨烯(GO)为添加剂,制备了一种新型的复合定形相变材料(GO-ILPCM/SPH),且对其性能进行了表征。研究结果表明:SPH是一种潜在的复合定形相变材料的基材,可负载较多的ILPCM,质量分数最高可达约85%。GO-ILPCM/SPH是一种优良的储能相变材料,具有适合冷藏产品的相变温度4℃及较高的相变潜热(约150J/g)。制备的复合定形相变材料具有较快的储热和放热速率,适当地添加GO一类导热性高的物质,可提高其相变储热和放热速率,进而在应用中提高热能利用效率。     

聚乙二醇/膨胀石墨相变储能复合材料

利用膨胀石墨孔隙结构的吸附性能,制备了聚乙二醇/膨胀石墨相变储能复合材料,用差示扫描热量法研究了材料的热性能.结果表明复合材料的相变温度不随聚乙二醇含量的改变而变化,材料的相变潜热随着聚乙二醇含量的增加而增加.复合材料的导热性能随着聚乙二醇含量的增加而减小.膨胀石墨的多孔结构对聚乙二醇有很好的吸附性能,聚乙二醇在固-液相变时,未见有液态聚乙二醇的渗出.     

PE-LD/石蜡复合相变储能材料的制备及性能研究

以固体石蜡、低密度聚乙烯(PE-LD)为原料,乙烯基三乙氧基硅烷改性的膨胀石墨/硅藻土为填料,过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂,制备复合相变储能材料。研究了石蜡含量及改性后硅藻土/膨胀石墨用量对复合材料热稳定性及导热性的影响,探讨了DCP含量对复合相变材料微观结构、力学性能的影响。结果表明,当石蜡含量为60%(质量分数,下同)时,热稳定性良好,相变潜热和相变温度更合适;膨胀石墨及硅藻土的加入对复合相变材料热稳定性均有提升,且无机填料含量为4.6%时达到最大值,膨胀石墨对复合材料热稳定性改良效果强于硅藻土;膨胀石墨的加入对复合相变材料导热性能有所提升,当膨胀石墨含量为4.6%时,热导率为对比样的384.38%;DCP的加入使复合相变材料的力学性能有所增强,且含量在3%时综合性能良好。     

无机相变储能材料的研究进展

无机水合盐作为相变储能材料,具有价廉易得、化学性质稳定等优点。在电力调峰、工业余热回收、建筑采暖等领域具有广泛的应用。然而无机变储能材料本身具有相变温度高、过冷度大、相分层严重、导热性差等缺陷,这些问题严重制约了它们在现实生活中的应用。本文介绍了近年来国内外研究者解决无机相变储能材料相变温度高、过冷度大、相分离严重、导热性差等问题的方法,总结了提高无机相变储能材料性能的举措,并对无机相变储能材料的应用前景及发展趋势作了展望。     

高分子材料导热性能影响因素研究进展

介绍了高分子材料导热性能影响因素研究进展,重点阐释了聚合物基体的结构特性(链结构、分子间相互作用、取向、结晶度等)、导热填料(种类、含量、形态、尺寸等)以及制备方法等对高分子材料导热性能的影响.     

静电纺丝制备有机固液相变纤维及应用研究进展北大核心

综述了静电纺丝制备有机固液相变纤维及应用情况,包括基于长链烷烃、脂肪酸类、聚乙二醇、石蜡的相变纤维,以及相变纤维在生物医学、食品工程、调温织物、光热存储领域的应用。列出了较好的相变纤维的有关性能数据,分析了相变纤维的发展现状,以及提高相变纤维导热性能的策略,指出有机固液相变纤维的功能化和智能化是拓展其应用领域的发展方向。     

聚乙烯刚-柔嵌段体系的导热性能研究

为了探究聚乙烯材料的结构和导热性能之间的关系,构建了聚乙烯刚-柔嵌段模型,利用分子动力学方法探索了刚-柔嵌段结构对聚乙烯本征导热性能的影响。研究表明,不同刚-柔嵌段结构对聚乙烯体系的导热性能有较大影响;此外,通过机械拉伸及分子链间形成氢键两种方式,都可以使体系的导热性能得到显著提升。研究结果为实验中设计和制备高本征导热型聚合物材料提供了重要的参考价值。     

导热增强聚氨酯基柔性定形相变材料的制备及性能

以聚乙二醇（PEG10000）和氨丙基封端的聚二甲基硅氧烷（APDMS）为软段，以甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）为硬段，以碳纳米管（CNTs）作为功能性材料，一锅法制备了导热增强的聚氨酯基柔性定形相变材料（PU/APDMS/CNTs）。用FTIR、XRD、DSC和TGA等对材料的结构特征和热性能进行了表征。当APDMS含量为10 wt%时，PU/APDMS/CNTs的相变焓值为88.3 J/g，该相变材料在200℃内不发生热分解，具有良好的热稳定性和定形效果，加入5 wt% CNTs的柔性定形相变材料，能够实现光热转换和热能存储，其光热转换和热能存储效率为62.8%，与未加入CNTs的相变材料相比，导热性能明显增强，其升降温速率提高了2.75倍。     

硬脂酸定型相变材料的制备与储能行为的研究

以硬脂酸为相变主材料,活性炭和膨胀石墨为支撑材料,用熔融共混法制备定型相变储能材料。采用DSC,导热仪对定型相变材料进行表征。活性炭较大的比表面积,使硬脂酸在慢速结晶的过程中结晶更加完善;膨胀石墨的蠕虫状结构不利于结晶的进一步进行;利用DSC快速测试结晶性能时,支撑材料使硬脂酸结晶不完善,结晶焓降低。支撑材料的加入可以改善硬脂酸的导热性。     

硫酸钠水合盐相变蓄冷材料的制备及性能优化

针对空调系统应用场合,提出一种以十水硫酸钠（sodium sulfate decahydrate,SSD）为主材的相变蓄冷材料新型制备配方,并对材料的各方面性能加以优化。首先采用步冷曲线法确定成核剂比例,消除材料过冷现象,在此基础上研究分析了不同种类、含量的增稠剂[聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、羧甲基纤维素（CMC）、聚阴离子纤维素（PAC）、黄原胶（XG）]对材料相分离及相变潜热的影响,接着加入熔点控制剂氯化铵、氯化钾改变十水硫酸钠的相变温度,调配出满足空调温区的相变材料,最后加入膨胀石墨（expanded graphite,EG）进一步改善材料的导热性和稳定性,并进行了热循环测试。结果表明：添加质量分数3%的硼砂对降低材料过冷度效果最佳;添加质量分数1.0%~2.0%的PAAS可以消除材料的相分离现象,且对材料的相变潜热影响较小。SSD-BPA∶EG质量比为93∶7时材料具有较高的导热性和形状稳定性。经优化后复合相变蓄冷材料的相变温度为7.4℃,相变潜热为117.4J/g,热导率为1.876W/(m·K),经200次循环后材料的相变温度保持稳定,潜热衰减率为14.05%。     

基于泡沫铜/石蜡的锂电池热管理系统性能

高效的热管理系统能极大提高电池使用寿命并保证电池安全运行。为提高能源利用效率,针对动力电池组散热问题设计了基于相变材料的被动式热管理系统。采用泡沫铜/石蜡构成复合相变材料以提高石蜡的导热性能,并对复合相变材料导热性能进了测试。通过改变孔隙率、加热功率及环境温度,对不同工况下基于复合相变材料的热管理系统性能进行了实验研究。实验结果表明,泡沫铜孔隙率分别为96%、95%以及93%的复合相变材料的热导率分别是纯石蜡的14.2倍、19.2倍和25.4倍。基于复合相变材料的热管理系统能显著降低热源温度,其冷却性能优于自然对流风冷热管理系统。当热源发热量及环境温度为定值,相同结构复合相变材料下,泡沫铜孔隙率越低,热管理系统性能越好。基于复合相变材料的热管理系统能显著减小由于加热功率和环境温度变化导致的温度波动,提高了热源温度稳定性。