炭黑橡胶体系热物性影响因素研究

用激光导热分析仪测试3种炭黑填充橡胶复合材料的热物性,探索其影响规律,包括热扩散系数、导热系数和定压比热容随温度、炭黑用量以及炭黑种类的变化规律。结果表明,温度对于3种胶料的热物性影响不大;炭黑用量对热物性有较明显的影响,热扩散系数和导热系数均随填充量的增加而增大,而定压比热容则随填充用量的增加而减小;炭黑的品种对于复合材料的热物性有一定的影响。乙炔炭黑橡胶体系呈现优良的热物性。     

咪唑型离子液体热物理性质测量

利用自行搭建的热线法液体热导率和热扩散系数装置测试了两种咪唑型离子液体([C₆mIm][BF₄]和[C₄mIm][BF₄])在不同温度下的热导率和热扩散系数。根据文献报道的密度数据获得了样品的比热容。结果表明:两种离子液体的热导率与温度的相关性不大;两种阳离子结构相似的离子液体热扩散率相近, 热扩散率随温度的升高有明显的变化, 本文认为离子液体内部的离子动量分布与温度紧密相关, 离子间的动量交换随温度的升高而增加, 离子动量分布随温度升高逐渐趋于一致, 离子间碰撞产生的动量交换不再明显改变离子的动量, 导致热扩散率的变化随温度升高而减小。     

PP/石墨/CaCO3导热复合材料制备及性能

采用熔融共混法制备聚丙烯(PP)/石墨/CaCO3导热复合材料,分别研究了CaCO3增韧母料、石墨的添加量对复合材料导热性能及力学性能的影响。结果表明:500A的CaCO3增韧母料对改善复合材料的综合性能最为有效;将石墨和500A共混复合时,可以同时提高复合材料的刚性和韧性;随着500A及石墨用量的增加,复合材料的热导率及热稳定性相应提高,熔融温度略微下降;复合材料中PP的结晶度随500A用量的增加而下降,随石墨用量的增加而增加;PP/石墨/500A(质量比45/30/25)复合材料的热导率为纯PP的3倍,缺口冲击强度与纯PP相近,拉伸强度有所下降,弯曲强度和弯曲模量增加了28%。     

改黑碳推进剂比热容和热导率与温度之间的关系

为了解推进剂比热容和热导率与温度之间的关系,用差示扫描量热仪和热常数分析仪测试了不同温度下改黑碳(GHT)推进剂的比热容和热导率,确定了比热容的测量区间,讨论了比热容和热导率随温度的变化规律;并通过回归拟合得到比热容随温度变化的方程式。结果表明,GHT推进剂比热容的测量区间为298~373K,在此区间内比热容随温度升高逐渐增大,且比热容满足相加性原理;热导率随温度升高而减小,主要是受NG熔融蒸发和晶格振动等因素影响。     

炭材料热物理性能研究

炭材料宏观性能受微观组织多样性的影响表现出极强的多样性。实验制备几种模压炭材料，并对其热物理性能进行表征。结果表明，随着原材料中胶体石墨含量的增加，材料的电阻率下降，热导系数、热扩散率提高；材料的比热容、热导系数、线膨胀系数随温度升高而增大，热扩散率随温度升高而降低。研究结果还表明，用传统的石墨化度G参数表征多相炭材料石墨化度具有一定的局限性，而用G参数与衍射峰高相结合表征更能准确反映多相炭材料的石墨化特性。     

高热导率聚丙烯/石墨复合材料的制备与性能

为了提高聚丙烯(PP)的导热性能,扩大其使用范围,采用价格低廉的商用石墨对PP进行改性,利用转矩流变仪制备了PP/石墨导热复合材料。研究了粒径为2μm和20μm的石墨及其复配对复合材料热导率及力学性能的影响。结果表明,复合材料的热导率随着石墨用量的增加而显著增大,20μm石墨填充的复合材料热导率高于2μm石墨填充的复合材料;由于石墨的各向异性,层内热导率远高于层间热导率;将两种粒径的石墨复配,固定石墨总质量分数为40%,当2μm石墨与20μm石墨质量比为1︰5时,复合材料层间和层内热导率达到最大,分别为1.125 W/(m·K)和2.897 W/(m·K),比相同用量下单一2μm石墨填充PP分别提高了121%和61%,比单一20μm石墨填充PP分别提高了3.6%和20%。随石墨用量增加,单一粒径石墨填充的复合材料拉伸强度和弯曲强度呈现先减小后增大的趋势,随复配填料中20μm石墨用量增加,复配填料填充复合材料的力学性能呈下降趋势,但弯曲强度变化不大,拉伸强度也在10 MPa以上。     

含碳耐火材料的热扩散系数

为获得含碳耐火材料的基础热数据,利用激光脉冲法测试了7种连铸用含碳耐火材料的热扩散系数。结果表明:连铸用含碳耐火材料的热扩散系数随温度的变化呈指数降低,并满足关系式α=B Aexp(-T/D)。含碳耐火材料热扩散系数与材料的组成和结构有关,石墨含量对热扩散系数影响最为显著,材料的热扩散系数随石墨含量的增加而增大;另外含碳耐火材料中氧化物的组成也会影响材料的热扩散系数。     

PLA热性能参数的研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了聚乳酸(PLA)在温度区间为40～180℃的连续质量定压热容(比热容)值;采用瞬态平面热源技术(TPS)研究了不同注塑工艺条件下聚乳酸的热导率和热扩散率。研究表明:聚乳酸的比热容会随温度的变化发生改变,造成其固液相比热容的不同;聚乳酸的热导率受注塑工艺条件的影响较小,在设定的范围内可以忽略其对热导率的影响;而热扩散率受注塑压力的影响较大,这与聚乳酸的相形态结构有关。     

掺镁碳酸熔盐液体导热特性

为克服碳酸熔盐热导率较低的不足,提出通过向三元碳酸熔盐(Li2CO3-Na2CO3-K2CO3)掺杂金属镁粉来改善导热性能的新思路,采用静态熔融法制备了掺杂1%、2%掺镁碳酸熔盐复合材料。采用扫描电镜-X射线能谱、阿基米德法、差示扫描量热法(DIN比热测试标准)和激光闪光法,分别观察了掺镁碳酸熔盐形貌结构,测量了熔盐和复合熔盐液体的密度、比热容、热扩散系数,最后计算获得复合熔盐液体的热导率。研究结果表明,镁粉的加入改变了纯盐(三元碳酸熔盐)的形貌结构,熔体内形成大量的2~5μm球体颗粒,与纯盐相比,1%掺镁碳酸熔盐液体密度、热扩散系数和热导率都得到增强,液体比热容减小,复合熔盐液体的平均热导率增加了21.67%;2%掺镁碳酸熔盐液体密度、热扩散系数和热导率同样得到增强,虽然复合熔盐液体的比热容减小,但其平均热导率仍然增加了19.07%。1%掺镁碳酸熔盐具有更高的液体密度、热扩散系数和热导率,可作为传热介质在太阳能热发电传蓄热系统推广。     

掺镁碳酸熔盐液体导热特性

为克服碳酸熔盐热导率较低的不足,提出通过向三元碳酸熔盐（Li₂CO₃-Na₂CO₃-K₂CO₃）掺杂金属镁粉来改善导热性能的新思路,采用静态熔融法制备了掺杂1%、2%掺镁碳酸熔盐复合材料。采用扫描电镜-X射线能谱、阿基米德法、差示扫描量热法（DIN比热测试标准）和激光闪光法,分别观察了掺镁碳酸熔盐形貌结构,测量了熔盐和复合熔盐液体的密度、比热容、热扩散系数,最后计算获得复合熔盐液体的热导率。研究结果表明,镁粉的加入改变了纯盐（三元碳酸熔盐）的形貌结构,熔体内形成大量的2~5 μm球体颗粒,与纯盐相比,1%掺镁碳酸熔盐液体密度、热扩散系数和热导率都得到增强,液体比热容减小,复合熔盐液体的平均热导率增加了21.67%;2%掺镁碳酸熔盐液体密度、热扩散系数和热导率同样得到增强,虽然复合熔盐液体的比热容减小,但其平均热导率仍然增加了19.07%。1%掺镁碳酸熔盐具有更高的液体密度、热扩散系数和热导率,可作为传热介质在太阳能热发电传蓄热系统推广。