超声波辅助制备癸酸-棕榈酸@改性SiO2调温调湿复合材料超声波辅助制备癸酸-棕榈酸@改性SiO2调温调湿复合材料

以硅烷偶联剂改性SiO₂为壁材,癸酸（DA）-棕榈酸（PA）为芯材,利用超声波辅助溶胶-凝胶法制备DA-PA@改性SiO₂调温调湿复合材料,分析了硅烷偶联剂用量、超声波功率、超声波时间和超声波温度对DA-PA@改性SiO₂调温调湿复合材料粒径的影响,以及相关性能。结果表明,利用超声波辅助溶胶-凝胶法制备DA-PA@改性SiO₂调温调湿复合材料,可以显著降低粒径尺寸和减小粒径分布。当硅烷偶联剂用量为4.0 g、超声波功率为120 W、超声波时间为100 min和超声波温度为60℃时,DA-PA@改性SiO₂调温调湿复合材料的粒径较小且粒径分布较窄,即d₉₀=87.36 nm、d₅₀=63.34 nm、d₁₀=44.02 nm和d₉₀-d₁₀=43.34 nm,在相对湿度40.0%~65.0%范围内的平衡含湿量为0.1864~0.2379 g/g,相变温度为20.23~23.59℃,相变潜热为40.91~46.72 J/g,稳定性能良好。      

基于热湿综合性能的棕榈醇-棕榈酸-月桂酸/SiO_2复合材料制备方案的响应面法优化

采用溶胶-凝胶法制备棕榈醇-棕榈酸-月桂酸/SiO_2复合材料。利用响应面法研究了无水乙醇用量、去离子水用量以及棕榈醇-棕榈酸-月桂酸用量对棕榈醇-棕榈酸-月桂酸/SiO_2复合材料热湿综合性能的影响,并对棕榈醇-棕榈酸-月桂酸/SiO_2复合材料的制备工艺参数进行了优化。结果表明,各因素对性能影响的主次顺序为:无水乙醇用量棕榈醇-棕榈酸-月桂酸用量去离子水用量;在本研究的各参数范围内,优化方案是无水乙醇用量(与正硅酸乙酯的物质的量比)为9.11、去离子水用量为5.21、棕榈醇-棕榈酸-月桂酸用量为0.52。优化棕榈醇-棕榈酸-月桂酸/SiO_2复合材料具有良好的热湿综合性能,即相对湿度50%时,平均平衡含湿量为0.102 0g/g,相变温度为26.81~28.52℃,相变焓为95.69J/g,属于微米级有机相变芯材/无机基体复合材料。     

十六醇-十六酸-十二酸/SiO_2三元相变体系复合材料的热湿性能

以十六醇(H)-十六酸(PA)-十二酸(LA)为相变材料,SiO_2为载体材料,采用溶胶-凝胶法制备不同HPA-LA用量的H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料。采用等温吸放湿法和步冷曲线法对H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料的湿性能和热性能进行测试,同时利用FTIR、XRD、SEM、LPSA和DSC对H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料的组成结构、晶体结构、微观形貌、粒径分布、相变温度和相变焓进行表征。结果表明:当HPA-LA用量为0.06mol时,所制备的H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料在人体舒适度范围内具有良好的热湿综合性能,即相对湿度为40%~65%时,平衡含湿量为0.07~0.10g/g,相变温度为26.29℃,相变焓为70.55J/g。     

相变储湿纤维/石膏复合材料的制备及综合性能

以抹灰石膏作为基体材料,将相变储湿纤维掺入抹灰石膏中,制备相变储湿纤维/石膏复合材料,对其基本性能、储湿调湿性能、相变调温性能和耐久性能进行测试与分析。利用FTIR和SEM研究相变储湿纤维/石膏复合材料的结构组成和微观形貌。结果表明：当相变储湿纤维掺量为40.0wt%时,相变储湿纤维/石膏复合材料具有最佳性能和良好耐久性能,其标准扩散度用水量为0.70、初凝时间为40 min、终凝时间为55 min、体积密度为1 005.56 kg·m^-3、拉伸连接强度为0.10 MPa、抗压强度为2.55 MPa;在相对湿度40%~65%时的平衡含湿量为0.0395~0.0935 g·g^-1;从35℃至20℃的降温时间为100 s,相变平台明显;经过循环试验,相变储湿纤维/石膏复合材料的吸放湿性能下降小于10%,相变调温性能下降小于5%。     

基于RBF网络优化制备均匀粒度分布的微米级SiO_2基相变调湿复合材料

以SiO_2为载体、癸酸-棕榈酸为相变材料,采用溶胶-凝胶法制备微米级SiO_2基相变调湿复合材料。运用均匀设计结合RBF网络优化制备参数,对最均匀粒度分布微米级SiO_2基相变调湿复合材料进行表征。结果表明:当扩散系数为0.5时,RBF网络具有最佳的逼近效果;最优制备工艺参数:溶液pH值为4.27,去离子水用量为8.58,无水乙醇用量为4.83和超声波功率为316W;最均匀粒度分布微米级SiO_2基相变调湿复合材料的d10,d50,d90分别为383.51,511.63,658.76nm,d90-d10实测值为275.25nm,实测值与预测值吻合较好,相对误差为-2.64%;最均匀粒度分布微米级SiO_2基相变调湿复合材料在相对湿度为40%~60%时,平衡含湿量为0.0925~0.1493g/g,相变温度为20.02~23.45℃,相变焓为54.06~60.78J/g。     

癸酸-棕榈酸-SiO_2/石膏相变储湿复合材料的制备及性能

以抹灰石膏作为基体材料,将癸酸-棕榈酸-SiO_2相变储湿材料掺入抹灰石膏中,制备癸酸-棕榈酸-SiO_2/石膏相变储湿复合材料,对其基本性能、储湿调湿性能、相变调温性能和耐久性能进行测试与分析。利用FTIR和SEM研究癸酸-棕榈酸-SiO_2/石膏相变储湿复合材料的结构组成和微观形貌。结果表明:当癸酸-棕榈酸-SiO_2相变储湿复合材料掺量为40wt%的癸酸-棕榈酸-SiO_2/石膏相变储湿复合材料具有最佳性能和良好耐久性能。其标准扩散度用水量为0.69、初凝时间为37min、终凝时间为51min、体积密度为916.67kg·m~(-3)、拉伸连接强度为0.08 MPa、抗压强度为1.76 MPa;在相对湿度40%~65%的平衡含湿量为0.0620~0.0849g·g~(-1);从30℃至15℃的降温时间为610s,相变平台明显;经过循环试验,吸放湿性能下降了6.44%~9.45%,相变调温性能仅下降了7.2%。     

相变储湿复合材料及其应用研究进展

人类在面临化石能源枯竭的同时,对能量的利用率依然还停留在较低的水平.因此,在大力发展新能源的同时,着力研发具有"自身被动调节能力"的新材料具有十分重要的意义.相变储湿复合材料是一种具有相变调温性能和储湿调湿性能的复合材料,它在建筑墙体材料领域具有大规模商业应用的潜力.本文首先对相变储湿复合材料的作用原理、相变材料的封装技术、调湿材料的分类与选择等方面作了简要的介绍;并就相变储湿复合材料在建筑墙体材料中的应用情况进行了具体的分析,详细指出了双壳微纳米相变胶囊、多元脂肪酸/SiO2相变储湿复合材料和癸酸-棕榈酸@Ce-La/TiO2复合材料的特点,详细评述了相变储湿复合材料存在的主要问题及其研究现状.在此基础上,指出优化相变储湿复合材料的耐久性、开发多功能型相变储湿复合材料是相变储湿复合材料未来的主要发展方向.     

超声辅助溶胶凝胶法制备硬脂酸/SiO2定形相变储能材料

在超声波的促进作用下, 以正硅酸乙酯为溶胶前驱体、 硬脂酸为相变组分, 经溶胶-凝胶过程制备了硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料。为了研究硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料的制备工艺, 考察了不同超声功率对材料制备过程中加强两相传质作用的辅助效果的影响以及不同种类催化剂对材料制备过程中溶胶-凝胶过程的影响, 最后确定出具有良好定形效果下材料的最大硬脂酸质量分数为60%。超声辅助酸碱复合催化法制备硬脂酸/SiO₂材料具有无需添加助溶剂和表面活性剂、 凝胶速度快、 方法简便的优点。对硬脂酸/SiO₂复合定形相变储能材料进行了FTIR结构表征和DSC、 TG热性能及热稳定性测试, 产品的相变焓值达91.46 J/g, 在低于175℃具有良好的热稳定性。      

癸酸-棕榈酸/SiO_2相变储湿复合材料的制备与表征

以SiO2为载体,癸酸-棕榈酸为相变材料,采用溶胶-凝胶法制备了癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料,利用等温吸放湿法、步冷曲线法、FTIR、SEM、激光粒度分析仪(LPSA)、BET、TGA和DSC等对其进行性能测试和表征。结果表明:癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料的载体材料SiO2具有"笼"结构,其大量微孔形成三维空间网格结构既可以通过癸酸-棕榈酸与SiO2的物理嵌合方式包裹与束缚相变材料,又可以通过SiO2的亲水性能吸附水分子,具有良好的热湿性能。癸酸-棕榈酸/SiO2相变储湿复合材料表面光滑圆润无明显凹陷,颗粒粒径较小且均匀性较好(粒径为82.14nm、孔体积为0.010 7mL/g、孔比表面积为25.16m2/g、孔平均直径为26.63nm),属于纳米级有机相变芯材/无机基体复合材料;相变温度为19.88~23.13℃、相变潜热为38.55~42.56J/g,癸酸-棕榈酸的质量分数约为31.59%,满足人体舒适度的温度范围,适合在建筑领域中广泛应用。     

异丙醇铝溶胶-凝胶掺杂的SiO2-Al2O3/PEG导热增强型定形相变储能材料

以异丙醇铝(AIP)与正硅酸乙酯(TEOS)为溶胶前驱体、 聚乙二醇(PEG)为相变组分, 经超声辅助溶胶-凝胶过程制备了SiO₂-Al₂O₃/PEG 导热增强型定形相变储能材料。利用FTIR和XRD对SiO₂-Al₂O₃/PEG进行结构表征及结晶性能测定, 利用DSC与TGA研究其热性能与热稳定性, 利用显微热台与数码拍照技术测试材料的定形效果; 利用热导率仪测定了材料的导热系数。结果表明, SiO₂-Al₂O₃/PEG的相变焓值可以达到100 J/g以上, 低于300 ℃时具有良好的热稳定性, 当SiO₂-Al₂O₃/PEG中的铝硅质量比为0.2:1时, 其导热系数可达0.414 W/(m·K), 导热性能比纯PEG提高39.3%, 并具有良好的定形效果。     

二元脂肪酸/生物基SiO_2复合相变材料的制备与性能

为了获得适用于建筑领域的相变材料和相变温度,选用月桂酸(LA)和棕榈酸(PA)共混制备的二元低共熔脂肪酸(LA-PA)作为储能材料,废弃稻草和稻草灰提取的生物基SiO_2(b-SiO_2)粉末作为载体,采用熔融浸渗法制备了LA-PA/b-SiO_2定形相变储能材料。采用FTIR、XRD、比表面测试、SEM、DSC、TGA对LA-PA/b-SiO_2复合相变材料的结构与性能进行分析。结果表明:LA-PA和b-SiO_2并不是简单的物理相互作用;LA-PA被束缚在b-SiO_2多孔网络中,从而在固相变为液相时,相变材料不会泄露。通过XRD分析可得,随着b-SiO_2含量的增加,LA-PA/b-SiO_2复合相变材料的结晶度降低。由DSC和TGA分析可知,LA-PA/b-SiO_2复合相变材料具有良好的相变性质和热稳定性,相变焓在67.36~146.0J/g之间。     

低温SiO_(2)气凝胶基复合相变材料的制备与性能分析EI北大核心CSCD

以SiO_(2)气凝胶为支撑材料,通过物理吸附法制备定形SiO_(2)气凝胶基复合相变材料(PCCs),再利用密封盒进行二次封装。探究SiO_(2)气凝胶与相变材料的最佳配比,并对复合相变材料的微观结构、化学成分、孔结构、相变特性、热可靠性、定形能力和隔热性能进行表征。结果表明:含有质量分数为80%相变材料的SiO_(2)气凝胶复合相变材料(LS-80)具有最佳吸附比,并且在相变过程中显示了良好的定形能力,其熔点和熔融潜热分别为-15.6℃和170.2 J/g;同时SiO_(2)气凝胶的成功吸附使得LS-80的比表面积、孔径和孔容大小下降至59 m^(2)/g,13 nm和0.2 cm^(3)/g;20次冷热循环后,封装后相变材料的相变潜热减少了13.4%,而SL-80只减少了2.8%,表现出良好的热可靠性能;SiO_(2)气凝胶的添加使得复合相变材料导热系数降低,隔热能力增强。该结果为SiO_(2)气凝胶复合相变材料在冷链物流领域的应用提供了实验依据。     

纳米MgO/LDPE及SiO2/LDPE复合介质潮气吸附机制及其对直流电导特性的影响

为了研究纳米复合介质的吸潮特性及其对介电性能的影响,应用Materials Studio仿真分析MgO及SiO₂纳米粉末对水分子的吸附能,探讨了相关的吸潮机制及纳米MgO和纳米SiO₂粉末的吸潮特性,对吸潮前后MgO/低密度聚乙烯（LDPE）和SiO₂/LDPE复合介质介电性能的变化进行了试验研究。研究结果表明,水分子在氧化物表面的吸附点位主要是O原子,由于纳米SiO₂属无定形,水分子可渗入SiO₂纳米粒子内部与更多的O原子形成吸附作用,纳米SiO₂具有更大的吸潮量。由于纳米MgO对水分子的吸附能大于纳米SiO₂对水分子的吸附能,水分子更难被移除。纳米MgO/LDPE和纳米SiO₂/LDPE复合介质较LDPE更易吸潮,其原因是纳米粒子吸附水分子能力较强所致。吸潮对MgO/LDPE和纳米SiO₂/LDPE复合介质的介电性能有较大影响,吸潮后复合介质的电流密度值明显上升,水分子的存在可能破坏了原有界面区的紧密结构和荷电特性,削弱了复合介质对载流子迁移的抑制能力。当测试温度增加至60℃以上,受潮后复合介质吸附的水分子基本被移除,纳米MgO/LDPE和SiO₂/LDPE复合介质的电流密度值恢复到同干燥试样的电流密度值基本一致。