石蜡/膨胀石墨/碳化硅复合相变材料的制备及热性能研究

膨胀石墨(EG)是多孔吸附材料中具有优良传热效果的材料。为进一步提高石蜡(PW)/EG复合相变材料的热性能,以PW为相变主材,EG为载体,碳化硅(SiC)、碳纤维(CF)或活性炭(AC)为强化传热介质,通过熔融共混法制备了不同质量分数配比的复合相变材料(CPCM)并压制成形。采用导热系数测试仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜对CPCM的热性能进行测试和表征。结果表明,当CPCM中PW∶EG∶SiC(质量比)为70∶25∶5时,CPCM的导热系数为1.827W/(m·K),潜热为147.2J/g,分别为PW∶EG=70∶30的CPCM的1.022倍和1.036倍。所制备的CPCM没有新物质产生,相变温度合适,微观结构紧凑,热性能好。     

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...     

碳热还原法制备Sn-C复合材料及其性能

用碳热还原法制备了Sn-C复合材料,通过XRD及SEM对其进行表征,并通过恒流充放电循环和慢速扫描循环伏安等方法对其电化学嵌脱锂性能做了研究.结果表明:SnO2碳热还原成金属Sn,晶粒尺寸约为42.8nm.该材料的首次嵌脱锂比容量分别可以达到1024.9和632.8mAh/g,循环15周以后的脱锂比容量为395.9mAh/g.     

新型纳米铜/石蜡/膨胀石墨温敏复合材料的制备及性能

采用高能球磨法制备纳米铜/石蜡/膨胀石墨温敏复合材料,用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(TEM)对复合材料的微观形貌进行了表征,并测试了复合材料的膨胀性、温敏性和稳定性。结果表明,石蜡对铜粒的包覆效果良好,球磨98 h的复合颗粒近似球形,粒径约为100 nm。纳米铜/石蜡复合颗粒嵌入膨胀石墨的网络孔隙中。膨胀石墨使复合材料的膨胀性降低,改善其温敏性能,并使复合材料在高于相变温度下保持较高的稳定性。     

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。     

环氧树脂/改性氧化石墨复合材料的制备及性能研究

采用改进Hummers法制备了氧化石墨,用硅烷偶联剂KH550对其进行改性,并制备了环氧树脂/氧化石墨复合材料。通过导热系数测定、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行分析和表征。结果表明:加入改性后的氧化石墨可以有效提高复合材料的导热系数,含2.0wt%改性氧化石墨的复合材料导热系数为0.36 W/m·K,比纯树脂材料的导热系数提高16.1%;复合材料热分解温度比纯环氧树脂提高了49℃;改性氧化石墨的加入能够提高复合材料的断裂韧性。     

新型碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以葡萄糖为碳源,采用一种新的碳热还原法制备LiFePO4／C正极材料．采用TG-DTA、XRD、TEM等手段对前驱体及产物进行了表征,研究了碳热还原的反应历程,测试了样品的电化学性能．结果表明,该碳热还原法可以降低煅烧温度．600℃烧结24h的样品在0．05C下首次放电容量达156mAh·g-1,在0．1、0．2、0．5、1C下首次放电容量分别为146、135、130、121mAh·g-1．该样品在1C下经过30次循环,容量还保持为119mAh·g-1,衰减仅为1．65％．     

淀粉膨胀石墨相变复合材料的制备及性能研究

介绍了一种利用的乳化机理制备淀粉膨胀石墨相变复合材料的方法。以石蜡、膨胀石墨(expanded graphite, EG)和淀粉为原材料,制备淀粉膨胀石墨相变复合材料,并对其性能进行研究。研究表明,红外光谱显示石蜡、EG和淀粉之间是物理结合,没有新物质生成。复合相变材料的储热能力随着相变材料的减少而降低。当EG掺量8.4%(质量分数)时,相变热逐渐减少,当EG掺量8.4%(质量分数)时,相变热急剧减少。相变复合材料热导率随着EG掺量的增加而增大。当EG掺量8.4%(质量分数)时,热导率逐渐增加。当EG掺量8.4%(质量分数)时,热导率增幅较小。EG的掺量为8.4%和11.0%(质量分数)时,扫描电镜显示淀粉膨胀石墨相变复合材料由许多微小的胶囊颗粒组成。相变材料被稳定的封装在微胶囊中,以防止在相变过程中发生泄露。综合考虑其储热性、导热性和稳定性,研究得到EG在复合相变材料中的最佳掺量为8.4%(质量分数)。     

碳纳米管/天然橡胶热界面材料制备及热管理性能研究

热界面材料是解决现代高功率和高集成化电子器件热量聚集和耗散的有效手段。基于三维网络结构调控导热性能的策略,以三聚氰胺泡沫(MF)为骨架,采用化学表面改性制备碳纳米管三维网络结构(CNT),并采用真空浸润法制备碳纳米管/天然橡胶热界面复合材料(CNT/NR),研究CNT含量对材料微观结构、导热性能和热管理性能的影响。结果表明,当CNT的含量为2.2%(质量分数)时,CNT可附着于MF骨架并呈现完整连续的三维网络结构,其热界面复合材料垂直面外的导热率为1.58 W m^-1 K^-1,拉伸强度为12.9 MPa,断裂伸长率为489%,并具有显著的热管理性能,这表明CNT/NR热界面复合材料有望成为一种机具应用价值的热管理材料。     

铝/石墨复合材料的制备及其电化学性能研究

铝作为负极材料其理论容量较高,但铝在充放电过程中会出现严重的体积膨胀,导致循环性能差。为克服铝体积膨胀严重的缺点,采用简单的球磨法成功制备出铝/石墨复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对复合材料的结构和形貌进行分析。电化学性能测试表明,铝/石墨复合材料首次放电比容量高达1004mAh/g,循环15次后容量保持在300mAh/g。铝/石墨复合材料拥有较高的放电比容量和较好的循环性能,在锂离子电池负极材料中具有潜在的应用价值。     

癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨蓄能复合相变材料的制备与热性能研究

癸酸、棕榈酸、硬脂酸形成的三元低共熔物与膨胀石墨通过真空浸渍法制备出新型癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨储能复合相变材料,适宜的质量比为m(癸酸)∶m(棕榈酸)∶m(硬脂酸)=77.0∶11.5∶11.5,m(癸酸-棕榈酸-硬脂酸)∶m(膨胀石墨)=13∶1。采用DSC、FT-IR、TG、SEM、冷热循环实验和蓄/放热实验研究了材料的结构和热性能。SEM和FT-IR分析结果表明低共熔物与膨胀石墨是通过物理吸附方式结合。DSC结果表明复合材料融化和凝固时的相变温度为28.93℃和16.32℃,相变潜热为137.38J/g和141.51J/g。TG结果表明复合相变材料在100℃以下具有良好的热稳定性。500次热循环和蓄/放热实验表明循环前后复合相变材料的热可靠性好,且使用寿命长。膨胀石墨的添加改善了复合材料的热性能和热导率。研究表明制备的新型复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热和热导率,热性能稳定可靠,可用于低温蓄能领域。     

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/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%。     

CPCM/液冷复合电池热管理方式优化设计

目的为了解决锂电池组在放电倍率为2.5 C,环境温度为308.15 K下工作时,其最高温度、最大温差可能超过适宜温度的情况。方法建立基于复合相变材料(CPCM)/液冷复合的电池组散热模型,首先通过实验测得锂电池单体相关性能参数,然后利用数值模拟方法讨论CPCM厚度对电池组散热性能的影响。分析得出当CPCM厚度在一定范围内变化时,单一的相变材料冷却方式不能将电池组最高温度控制在适宜的温度范围内,因此提出CPCM/液冷复合散热方式,以复合相变材料厚度、液冷通道间距、液体流速为设计变量,电池组最高温度和最大温差为优化目标进行多目标优化设计。结果结果表明,优化后的电池组最高温度和最大温差分别为316.88K和0.30K,满足设计要求,但相变材料在相变过程中存在泄露的风险。结论相较于单一的相变材料冷却方式,优化后的复合冷却模型能够大幅度降低电池组的最高温度,同时将最大温差控制在安全范围内;在保证散热模型最外层包装结构具有较高导热性的同时也要加强其结构设计,防止相变材料泄露。     

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。     

HDPE/EG/石蜡导热定形相变材料的制备及性能

采用熔融共混法制备高密度聚乙烯(HDPE)/膨胀石墨(EG)/石蜡导热定形相变材料(PCM),并对其渗漏率、微观形貌、导热性能和相变潜热进行研究。结果表明:导热定形相变材料中,HDPE,EG和石蜡三种组分具有较好的相容性;PCM中添加EG时渗漏率有所提高,但渗漏率随EG含量的增加而降低;EG含量为15%(质量分数)时,PCM渗漏率低于0.6%;PCM热导率随EG含量的增加而增加,EG含量为15%时,热导率达到1.265W/(m·K);PCM的相变潜热随EG含量的增加变化不大。     

月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料的制备与热性能研究

以月桂酸为相变材料,膨胀珍珠岩为载质,利用真空吸附法制备出月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料(LA/EP-PCMs)。通过FT-IR、SEM、DSC、TGA对LA/EP-PCMs的微观结构、相变温度、相变潜热、热稳定性进行表征。结果表明:月桂酸能较好地吸附在膨胀珍珠岩孔隙内,它们之间的化学相容性良好。LA/EP-PCMs中月桂酸饱和含量为65%,此时其相变温度为41.3℃,热焓为110.1J/g。将5%的纳米石墨纤维(NGF)作为添加剂加入到LA/EP-PCMs中,其导热系数由0.09 W/(m·K)提高到0.16 W/(m·K),增长了77.7%。熔融凝固实验表明:掺入NGF将改善复合相变材料的蓄放热能力,其强化导热机理是在相变基体外表面和内部形成了导热网络。     

High‐Performance Thermally Conductive Phase Change Composites by Large‐Size Oriented Graphite Sheets for Scalable Thermal Energy Harvesting

Efficient thermal energy harvesting using phase‐change materials (PCMs) has great potential for cost‐effective thermal management and energy storage applications. However, the low thermal conductivity of PCMs (K_PCM) is a long‐standing bottleneck for high‐power‐density energy harvesting. Although PCM‐based nanocomposites with an enhanced thermal conductivity can address this issue, achieving a higher K (>10 W m^?1 K^?1) at filler loadings below 50 wt% remains challenging. A strategy for synthesizing highly thermally conductive phase‐change composites (PCCs) by compression‐induced construction of large aligned graphite sheets inside PCCs is demonstrated. The millimeter‐sized graphite sheet consists of lateral van‐der‐Waals‐bonded and oriented graphite nanoplatelets at the micro/nanoscale, which together with a thin PCM layer between the sheets synergistically enhance K_PCM in the range of 4.4–35.0 W m^?1 K^?1 at graphite loadings below 40.0 wt%. The resulting PCCs also demonstrate homogeneity, no leakage, and superior phase change behavior, which can be easily engineered into devices for efficient thermal energy harvesting by coordinating the sheet orientation with the thermal transport direction. This method offers a promising route to high‐power‐density and low‐cost applications of PCMs in large‐scale thermal energy storage, thermal management of electronics, etc.     

采用相变热开关的软包电池热管理研究

针对电池热管理的问题,提出一种基于相变材料硬脂酸和热开关耦合的新型电池温控装置。以软包锂离子电池为对象,应用相变材料耦合热开关的温控装置,并基于数值模拟的研究方法对其温控效果展开研究。装置基于有机相变材料硬脂酸在相变过程中的体积变化特性为机械热开关提供被动驱动,能在电池工作温度较高时迅速为其散热,并能在电池工作温度较低时及时保温。数值仿真结果表明：与无热管理系统的电池相比,相变热开关温控使电池在4 C高倍率放电结束时的最终温度下降了22.46℃;在外界环境温度为-20℃时,相变热开关温控使电池温度管理时间延长了390 s,具有优良的控温特性。