硬脂醇改性的氧化石墨烯/正十八烷复合相变材料的热物性研究

向正十八烷中加入高导热填充物形成复合相变材料（PCM）,可以很好地提升其导热性能,同时,为了保证符合相变材料的高热导率、分散性和再循环可靠性,利用硬脂醇修饰氧化石墨烯（GO）,形成改性石墨烯（MG）与正十八烷的复合相变材料。分别制备了改性石墨烯质量分数为0、1%、2%、3%、4%（质量）的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料,并经过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等测试对其形貌结构及热物性进行表征和研究。实验表明制备的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料具有很好的分散性;当纳米石墨烯片的质量分数达到4%时,复合相变材料的热导率相对于纯正十八烷高出了131.9%。     

石墨烯复合相变微胶囊悬浮液的对流换热特性

相变微胶囊悬浮液是将相变微胶囊分散到基液中形成的功能热流体,能实现储热及热输运一体化,大大提高了基液的储、载热密度,但由于相变微胶囊的热导率较低,影响了悬浮液的传热性能。为了提高相变微胶囊的导热性能,本文制备了掺杂石墨烯的复合相变微胶囊,并将其分散在水中形成相变微胶囊悬浮液。搭建了实验台,对比研究了水、相变微胶囊悬浮液、石墨烯复合相变微胶囊悬浮液的管内对流换热特性。结果表明,相变微胶囊悬浮液对流换热系数随着浓度的增加而降低,随着温度的升高而增加,并且当流速大于1.5m/s时,质量分数15%的石墨烯复合相变微胶囊悬浮液的对流换热系数大于水,表现出良好的传热特性。研究结果可为相变微胶囊悬浮液热输运系统的设计提供参考与依据。     

氧化石墨烯改性十二醇/PMMA相变微胶囊的制备及其对涂层隔热性能的影响

以十二醇为芯材,甲基丙烯酸甲酯(MMA)为壁材单体,偶氮二异丁腈为引发剂,二乙烯基苯为交联剂,十二烷基硫酸钠和十六烷为乳化体系,制备了氧化石墨烯(GO)改性十二醇/PMMA相变微胶囊。采用扫描电镜和红外光谱仪表征了它们的形貌和分子结构。尽管随着GO含量增加,导热系数提高,热稳定性增强,但是GO含量过多会影响微胶囊的形成,导致其相变焓下降。当GO占油相质量的0.1%时,微胶囊的相变焓为95.9 J/g,导热系数为0.186 9 W/(m·K)(与未加入GO的微胶囊相比增强了28%)。以10%微胶囊与苯丙乳液制成的涂层具有一定的调温性能。     

含微胶囊相变材料的海藻酸钙大胶囊的制备及其性能

采用原位聚合法合成了微胶囊相变材料,并通过锐孔法制备了海藻酸钙包覆多个微胶囊相变材料的大胶囊。用FTIR分析了大胶囊的化学结构,采用游标卡尺测量在不同质量分数的海藻酸钠水溶液和氯化钙水溶液中制备的大胶囊的平均粒径;用SEM和DSC对微胶囊相变材料的微观形貌和热性能进行了分析,对大胶囊的热性能进行了考察,讨论了在不同海藻酸钠质量分数下制备的大胶囊经甲苯萃取30 m in后的热性能。结果表明,微胶囊呈粒径均一,表面光滑,密封较好的球体;其相变温度为34.1℃,相变潜热为143.8 J/g。随着微胶囊相变材料加入量的增加,大胶囊的相变潜热逐渐增加;当w(CaC l2)=2%时,随着海藻酸钠质量分数的增加,大胶囊的粒径由1.36 mm逐渐增加至1.96 mm并趋于平缓,且海藻酸钠水溶液质量分数不宜超过3%;随着氯化钙质量分数的增加,大胶囊平均粒径逐渐增长,但幅度较其随海藻酸钠质量分数变化的幅度小;甲苯对大胶囊壳材的渗透能力随海藻酸钠质量分数的增加而减小。     

氧化石墨烯改性石蜡相变微胶囊的制备与传热性能研究

为增强相变微胶囊传热性能,采用原位聚合法制备了以石蜡为芯材、密胺树脂为壁材、氧化石墨烯(GO)为强化传热介质的相变微胶囊。对微胶囊的结构、形貌及热性能进行表征,结果表明,改性相变微胶囊结构稳定、形貌规则均一、热稳定性良好; GO的添加使得包覆率最高达到84. 1%;随着GO添加量的增加,微胶囊的蓄、放热时间逐渐缩短,相较于未添加GO的微胶囊,蓄、放热时间最高缩短了约10. 7%。     

吸波-相变微胶囊/环氧树脂红外微波隐身涂料

采用种子微悬浮聚合法,以月桂酸、硬脂酸丁酯为相变芯材,苯乙烯-二乙烯基苯共聚物为壁材,分别掺杂纳米Fe_3O_4和还原氧化石墨烯(RGO)2种雷达吸波材料(RAM),制备了具有红外、微波兼容隐身功能的微胶囊材料。采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对微胶囊材料的热性能、微观形貌、磁学性能进行了表征,采用矢量网络分析仪和自制一维平板热传递模型测试了涂层微波吸收和红外伪装性能,并对涂层宏观力学性能进行了测试。结果表明:采用种子微悬浮聚合法制备掺杂RAM的相变微胶囊微观形貌呈表面微凸球状,掺杂RAM后微胶囊仍具有较高相变潜热,相变潜热随RAM质量分数增大而减小;涂层具备红外/微波兼容隐身性能,吸波率随RAM质量分数增加而提高,红外隐身能力随相变材料质量分数增加而提高;涂层具有良好的宏观力学性能。     

石墨烯在相变材料中的研究进展

石墨烯具有二维平面结构及优异的热传导性能,将其添加在相变材料中制备成复合相变材料是国内外的研究热点。本文介绍了石墨烯对相变材料热性能的影响,重点阐述了石墨烯对相变材料导热特性、储、放热特性及相变特性影响,并剖析了其传热机理。分析了石墨烯对相变材料定型性能的影响,并揭示了其影响机制。论述了石墨烯对相变材料微胶囊化的影响,并从石墨烯作为微胶囊壁材添加剂及壁材两方面进行了分析。最后指出了石墨烯复合相变材料的制备及性能研究方面存在的问题,提出未来在复合相变材料的规模化制备技术、传热机理及石墨烯与氧化石墨烯的协同强化作用机制方面需要进一步探索。     

纳米纤维素改性相变储能材料的制备与表征

以石蜡为芯材,纳米纤维素(CNFs)改性的三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF)为壁材,采用原位聚合法制备了纳米相变微胶囊。采用红外光谱仪、示差扫描量热仪、热重分析仪和场发射扫描电镜(FE-SEM)等对产物的性能进行了分析和表征。结果表明,加入质量分数1.5%的CNFs时,CNFs在壁材中分布均匀,制备的石蜡微胶囊相变焓达61.20 J/g,使得微胶囊的包含量从50.1%升高到55.6%,破损率从30.2%下降到24.5%。     

纳米SiO_2改性脲醛树脂/十二醇相变微胶囊的制备及性能

利用原位聚合法制备了以纳米SiO_2改性脲醛树脂为壁材、十二醇为芯材的相变微胶囊。考察了芯壁质量比、固化终点pH和纳米SiO_2质量分数对微胶囊包封率和芯材质量分数、渗透率的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)等分别对微胶囊相变材料的表面形貌、粒径和热性能进行了表征。研究结果表明,纳米SiO_2改性脲醛树脂/十二醇相变微胶囊的最佳制备条件为:芯壁质量比为1∶2、固化终点p H=1.5~2、纳米SiO_2质量分数为3%。制备的微胶囊为表面光滑的球形,粒径大小为1.85~5μm,包封率和芯材质量分数分别为62.5%和79.3%,相变潜热为148.4 J/g。     

乙二醇双硬脂酸酯/PMMA核壳储能微胶囊制备

以BPO-DMA为氧化还原引发剂,在室温下悬浮聚合法制备了核壳结构的乙二醇双硬脂酸酯（EGDS）- PMMA相变材料微胶囊。采用扫描电镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、差示扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TG）表征了核壳结构微胶囊的形貌、化学结构及热性能。结果表明,当BPO加入量为1%,DMA为0.2% 时,所得微胶囊成均匀球形,粒径分布在1～5 μm范围;微胶囊相变潜热随芯壳比的增加而增大,最大相变潜热达85.34 J/g,芯材含量达64.6%,且相变材料的热稳定性显著增强。     

石墨烯基聚氨酯复合膜的电及热性能研究

以热塑性聚氨酯为基材,商业石墨烯为导电填料,采用共混法制备柔性复合膜。系统地研究了复合膜的电性能、热性能及红外光热响应和电热响应性能。实验结果表明,复合膜电性能和热性能与热塑性聚氨酯初始质量分数、石墨烯质量分数等密切相关。当TPU初始质量分数为20%且复合膜中石墨烯质量分数为5%时,复合膜的电阻率约为2. 7×10-3Ω·cm,导热系数为0. 298 W/(m·K)。随着复合膜中石墨烯含量增加,复合膜的导电性逐渐增加,但导热系数先增加而后下降。复合膜具有较强的红外光热响应特性,含有石墨烯0. 3%的复合膜在红外光热处理60 s后,膜温升至123. 4℃,明显高于纯聚氨酯膜温度的75. 6℃,但是膜温的变化与石墨烯含量间关系不大。TPU初始质量分数为20%且石墨烯含量分别为3%、4%、5%的复合膜,在0. 3 A电流作用下,50 s内薄膜温度分别可达114、90、68℃,说明复合膜具有较快的电热响应特性。     

相变微胶囊的制备及其在调温织物中的应用

以无机SiO2为壁材、正十八烷为芯材制备相变微胶囊(MEPCM),利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、粒径分析、差示扫描量热仪和热重分析仪对其结构形貌与性能进行表征。结果表明,制备的正十八烷相变微胶囊具有良好的球形外观,平均粒径为538. 2 nm;该微胶囊熔融温度和熔融热焓分别为27. 75℃和125. 1 kJ/kg,具有较高的热稳定性;采用浸轧法将MEPCM整理到纯棉织物上得到相变调温织物,并考察了浸轧整理液中微胶囊的添加量对织物性能的影响。经过增重率和DSC测试得出MEPCM最佳质量分数为20%,制备出的相变调温织物的熔融温度和熔融热焓分别为26. 50℃和15. 60 kJ/kg,具有良好的耐水洗性和透气性。     

碳纳米管/石蜡复合相变储能材料的导热性能研究

以多壁碳纳米管为填料,采用两步法制备了不同质量分数(0.1%~1.0%)的CNTs/石蜡复合相变材料。采用HotDisk热分析仪测试了CNTs/石蜡复合相变材料在不同纳米颗粒质量分数、温度和粒径下的导热系数。研究表明,CNTs/石蜡复合相变材料的固、液态导热系数随CNTs颗粒质量分数的增加而大幅度提高,在25℃时,质量分数为0.5%的复合相变材料的导热系数提高了13.2%,体现了良好的强化导热效果。复合相变材料的导热系数对温度的依赖性不强,但在55℃时,复合相变材料的导热系数在固-液相变过程时出现了较大程度的增长。此外,复合相变材料的导热系数随CNTs颗粒粒径的增加而降低,25℃时,质量分数为0.1%的复合相变材料中,添加10 nm的碳纳米管后其导热系数提高了7.8%,添加100 nm的碳纳米管后其导热系数提高了2.2%。     

改善相变材料微胶囊导热性能措施及其进展

相变材料微胶囊化较好地解决了传统单一相变材料的缺陷,但微胶囊相变材料具有较低的导热系数,导致储能系统在吸热或者放热过程中的有效热率极低,热量无法快速有效地进行储存和释放,较大地限制了相变微胶囊的应用。因此,提高相变微胶囊的导热系数成为了近年来的研究重点。主要在壁材中添加纳米材料、芯材中添加纳米材料、采用无机材料封装以及微胶囊表面金属化修饰等几个方面总结了在改善微胶囊相变材料导热性能方面的国内外研究状况。     

相变微胶囊的制备及其在微通道的应用进展

相变微胶囊是一种性能良好、稳定性强的相变储能材料,其热导率偏低,但对相变微胶囊进行改性以及优化换热条件可以提高热导率。本文系统地介绍了相变微胶囊与改性相变微胶囊的制备方法,以及两者的区别。文章指出,对比分析可知,原位聚合法是制备改性相变微胶囊最常用的方法,对壁材进行改性是最常用的改性方法,并且在众多改性材料中氧化石墨烯是一种高导热、力学性能优异、稳定性强的改性材料。同时,文中对相变微胶囊和改性相变微胶囊在微通道换热器中的应用进行概述与总结,指出其中存在的问题：相变微胶囊与微通道换热器的结合,在提升换热效果的同时还存在着增加流动阻力和压降的问题。因此需要确定悬浮液流动的临界速度,充分发挥相变微胶囊与微通道换热器的优势。     

基于相变微胶囊材料的优化与热控应用研究

相变材料的渗透性和低导热性能限制了相变材料的热控使用。本文基于航天器热控领域需求,开展了以原位聚合法制备正十八烷相变微胶囊产品的优化技术研究,归纳总结了低温相变微胶囊材料导热增强改进的方法,展示了相变微胶囊复合材料已在航天热控领域的多方面应用,提出了相变微胶囊材料今后的研究方向。     

界面聚合法制备聚脲微胶囊

采用界面聚合法制备了聚合物微胶囊,以十六烷为芯材,PVA为乳化剂,异佛尔酮二异氰酸酯和水直接反应生成聚脲作为壳材。得到的微胶囊形貌规整、表面光滑、粒径分布较窄。采用DSC表征微胶囊的热性能,结果证明:聚脲包覆对微胶囊的相变行为影响较小,且微胶囊具有良好的热稳定性,焓值计算显示微胶囊芯材质量分数可以达到70%。通过控制异佛尔酮二异氰酸酯的加入量,研究了微胶囊形成过程中的形貌变化。     

氧化石墨烯改性的正十二烷醇相变微胶囊的制备及性能测试

微胶囊化相变材料具有储能密度高、相变恒温、便于储存或运输等特点,在热能储存、输运和利用等领域具有广阔的应用前景.针对传统相变微胶囊含有甲醛及低导热率等问题,以正十二烷醇为芯材、以丙烯酸树脂为壳材,在超声辐照条件下采用悬浮聚合的方法制备了相变微胶囊颗粒,并通过添加氧化石墨烯进行改性.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变...     

丙烯酸在石蜡微胶囊制备中的应用

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)和石蜡为原料,采用悬浮聚合法制备了石蜡/P(MMA-co-AA)相变储能微胶囊。研究了MMA与AA加入比例、油相与水相质量比等因素对石蜡微胶囊芯材含量等的影响,利用扫描量热仪(DSC)、电子显微镜(SEM)表征了所制备石蜡微胶囊的热性能、形貌等。结果表明:AA加入比例过大时,微胶囊易结块,不易形成微胶囊,微胶囊轮廓呈球形,其相变温度为27.21℃,相变潜热为81.58 J/g,芯材含量达到72.32%。     

钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物的制备及性能

以氧化石墨烯粉末(GO)、五氧化二钒、草酸和钨酸铵为原料,用水热法制备了一系列钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物,考察了钨掺杂量、氧化石墨烯用量对复合材料的相变温度及导热率的影响。通过XRD、SEM、DSC、FTIR、激光导热系数测量仪对复合材料的结构形貌、相变性能进行了表征。结果表明,石墨烯复合材料的二氧化钒粒子团聚情况得到有效改善,并均匀负载在石墨烯表面。当钨原子百分含量为2.5%、氧化石墨烯含量为4%(以五氧化二钒质量为基准)时,形成的钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物与纯二氧化钒相比,相变温度由66.0℃降低到32.2℃,导热率提升到16.341W/(m·K)。该复合材料能同时满足良好的隔热性与高导热性等要求。