Equivalent Thermal Conductivity of Open-Cell Ceramic Foams at High Temperatures

At high temperature, heat transfer in open-cell foams occurs by thermal radiation through the whole medium as well as by conduction through the solid matrix and air filling the pores. This paper applies the body-centered cubic cell model to predict radiative properties and the thermal conductivity of the open-cell foams. The model is validated by comparing the results with previous published works. Effects of structural characteristic parameters (cell diameter and porosity) and optical properties of the solid matrix (reflectivity and specularity parameter) on extinction coefficients and the radiative conductivity are discussed. The influence of temperature on the thermal conductivities including the effective, radiative, and the equivalent conductivity of open-cell ceramic foams are analyzed.     

开孔泡沫金属热传输性能研究进展

介绍了开孔泡沫金属的结构特点,分别从紧凑型换热器、相变储能系统、热管以及催化反应器四个方面的应用分析了国内外开孔泡沫金属热传输性能应用研究现状,指出了泡沫金属在这些领域应用的前景和存在的问题,提出了今后开孔泡沫金属热传输性能的研究及应用方向。     

Surface Refinement of Metal Foams

Aluminium foams produced via the PM‐process are characterized by a moderate specific strength, a high surface roughness, and a poor wear behavior; to increase their mechanical properties and to improve the surface finish, wear and corrosion resistance; thermally sprayed coatings can be applied. The quality of the coating depends on the coating material, the chosen process, the preparation of the surface and spraying parameters. Aluminium alloys and iron based alloys for abrasive applications were deposited via electric arc spraying, ceramic coatings against wear were deposited by means of plasma spraying. Hard metallic coatings for severe abrasive applications were applied by high‐velocity‐oxyfuel spraying (HVOF). The results proved the suitability of this technique to significantly enhance the mechanical properties and the surface finish of metal foams. The specific strength and stiffness of the new composite materials outperform pure metal foams. The corrosion behavior was tested performing a salt spray test.     

基于二维Voronoi模型的多孔泡沫金属导热性能模拟研究

多孔金属材料作为新型功能材料具有密度低、强度高、导热性能优良等特性,应用前景广阔,受到越来越多的关注。多孔材料的有效导热系数与随机孔隙结构相关,仅用孔隙率不足以描述真实材料的孔隙结构。采用二维Voronoi模型,定义孔隙随机度S和孔隙率ε作为孔隙结构参数,通过调节核点位置偏移因子α和边宽系数β改变模型的随机度S和孔隙率ε,分析随机度S和孔隙率ε对相对有效导热系数k*的影响。结果表明,随机度和孔隙率同时影响多孔泡沫材料的有效导热系数,当随机度S一定时,随着孔隙率ε增大,材料的有效导热系数k*减小;当孔隙率ε一定时,随着随机度S的增大,有效导热系数k*减小。根据大样本的有限元数值模拟结果,拟合了有效导热系数由孔隙率和随机度组成的函数表达式。     

泡沫金属的制备工艺及应用

根据泡沫金属制备过程中金属的状态,将泡沫金属的制备方法归类为:熔体凝固法、固态烧结法、金属沉积法,并按此分类对泡沫金属常用制备工艺进行了介绍.泡沫金属具有轻质、高孔隙率、电磁屏蔽等性能,按照功能用途和结构用途2方面对其应用领域进行了介绍.     

非晶合金泡沫材料的研究进展

非晶合金泡沫是结合金属泡沫与非晶合金两者优点而发展起来的一类新型结构材料。作为轻质与强韧的完美统一,非晶合金泡沫材料近年来受到国内外学者越来越多的关注。本文简要综述了非晶合金泡沫的发展、制备以及力学性能的研究进展,提出当前工作中存在的问题,并就本领域今后值得关注的问题进行展望。     

高效热管理用金属基复合材料研究进展

从高导热复合构型、高导热复合界面及新型高导热纳米碳增强体3个方面,综述了热管理用铜基和铝基功能复合材料的研究进展,并对高导热金属基复合材料的未来发展方向进行了预测与展望.在材料组分相同的情况下,基于金属基体与导热增强体之间复合构型和复合界面的差异,制备的金属基复合材料的导热与热膨胀性能会发生显著变化.此外,由于纳米增强体与基体在形貌、尺寸及表面化学性质等方面的不相容性,在新型高导热金属基纳米复合材料的研发过程中,更需要兼顾高导热复合构型与复合界面的优化设计.可以预言,采用碳纳米管、石墨烯纳米片等新型纳米碳增强体,设计与制备具有微/纳米跨尺度分级复合构型的金属基复合材料将成为未来的研究热点.     

应用于包装领域的明胶泡沫性能研究

目的 制作和表征基于明胶的生物基可堆肥降解泡沫材料,并应用于包装领域。方法 明胶泡沫通过机械发泡和在周围环境中干燥制成。研究明胶含量、表面活性剂含量以及发泡温度对泡沫最大发泡倍率(MER)、收缩、密度、结构以及压缩性能的影响。此外,研究不同明胶含量样品的导热率。结果 研究的3个因素对泡沫性能和结构有显著影响。MER值和收缩是黏度相关,并极大地影响泡沫密度、力学性能以及热导率。增加明胶含量制造出了密度和压缩强度更高的泡沫(由于MER值更低)。表面活性剂质量分数从0.75%增加到1.5%由于发泡性提升造成泡沫密度轻微下降。然而,进一步将表面活性剂质量分数提升至3%造成黏度显著增加、MER值下降,从而导致泡沫密度增加。更高的发泡温度可以得到更高的MER,但是由于液态泡沫稳定时间更长,收缩程度更大,泡沫密度更大。结论 明胶泡沫展现出作为低密度传统塑料泡沫(密度小于30 kg/m³)环保替代品极具潜力的性能。研究成功实现了明胶泡沫的低热导率〔0.038～0.039 W/(m.K)〕和相对较低的收缩程度。     

Cost Estimation and the Vialibity of Metal Foams

At present all metal foams are produced in small quantities using time and labor‐intensive methods, and all, relative to the solid metals from which they derive, are expensive. Thus, one may ask if metal foams are viable. By viable a favorable balance between performance and cost is meant. Viability is assessed by constructing a value function which includes measures of both performance and cost. It allows ranking of materials by both economic and technical criteria. The authors describe progress in constructing and using cost models for two of the processes by which metal foams are made, and describe their method for assessing the viability of a new material.     

炭泡沫的制备、性能及应用

炭泡沫是具有广阔应用前景的新型炭材料,自出现起就成为炭材料研究中的热点.以中间相沥青基炭泡沫为重点,介绍了炭泡沫的发展历史和研究进展,总结了现有炭泡沫制备技术,包括发泡剂发泡法、模板法、中间相沥青自发泡法和限空间法等,概述了炭泡沫的性能和应用前景,并展望了其发展方向.     

泡沫金属材料阻尼性能的研究进展

以泡沫金属材料的阻尼性能为主要分析对象,总结比较了使金属泡沫材料阻尼性能逐步提高的方法的发展过程及其相应的阻尼机制,特别介绍了高阻尼多孔Cu基形状记忆合金的发展前景和制约其发展的主要问题,并针对性地提出了解决方法和建议。     

泡沫金属在弯矩作用下的表征分析

在对泡沫金属单向拉伸和压缩性能的研究基础上,进一步探讨该材料在弯矩作用下的力学行为.结果表明:在泡沫金属材料受到弯矩作用而产生破坏时,其承受的名义弯矩大小可表达为多孔体孔率的函数形式,且该数理关系可视为该材料在单向拉压载荷作用下产生破坏时所承受名义应力大小表征的延伸.     

Thermal and Electrical Conductivity Measurements on Aluminum Foams

Metal foams are one of the most interesting types of materials although there is limited information concerning their thermal and electrical conductivity. Closed cell different density Alporas foams are investigated, which has one of the most homogeneous cell size distribution recently. Comparative method has been chosen to determine the thermal conductivity of the samples in the function of the temperature at 30, 100, 200, 300, 400, 500 °C. For measuring the electrical conductivity of aluminium foams a special low frequency eddy current measuring apparatus was used. The ratio of thermal and electrical conductivity was calculated and shown an increasing function by the density of the foams.     

芳香族聚酰亚胺泡沫的隔热性能研究

利用DMTA和自制热导测试仪测试了4种自制芳香族聚酰亚胺泡沫的玻璃化转变温度(Tg )、静态温度下的热导率(λ)和动态温度作用下的隔热性能;分析了一定厚度的聚酰亚胺泡沫的密度和温度影响热导率的规律;考察了聚酰亚胺泡沫在动态温度下的隔热性能.结果表明:单体(尤其是二胺)刚性越大,聚酰亚胺泡沫的玻璃化转变温度越高;在密度为50～140kg/m3范围内,聚酰亚胺泡沫的密度对热导率的影响较小;在温度为50～350℃范围内,温度的升高使聚酰亚胺泡沫的热导率增加;在动态温度下,聚酰亚胺泡沫表现出明显的热滞后性.     

热塑性聚氨酯纳米粘土复合泡沫结构与性能的研究

要研究了纳米粘土含量对热塑性聚氨酯(TPU)复合泡沫的结构与性能的影响。通过扫描电镜(SEM)观察TPU泡沫的微孔结构发现:随着纳米粘土含量的增加,微孔的直径显著减小且数量明显增加。拉伸测试发现纳米粘土含量增加到5%(质量分数)时,TPU复合泡沫的力学性能增加了56.3%,而复合泡沫的密度却减小了12.5%。研究认为可以通过改变纳米填料的含量,来调节聚合物复合泡沫的微观结构和机械性能,这对微孔聚合物泡沫的工业生产有着重要的指导意义。     

泡沫金属中池沸腾传热的研究进展

介绍了泡沫金属的结构特性,总结了泡沫金属中池沸腾的气泡生长速度、气泡直径和气泡生长现象等传热特点,以及泡沫金属的孔隙率、孔密度等参数对池沸腾传热的影响,并指出了泡沫金属中沸腾传热的研究方向。     

聚氨酯/环氧树脂互穿网络半硬泡沫的热稳定性

制备了聚氨酯/环氧树脂互穿网络半硬泡沫,通过热重分析(TGA)研究了其热分解,计算了各分解阶段的热分解反应动力学参数。结果表明,氮气中,互穿聚合物网络(IPN)泡沫根据环氧树脂含量不同其分解过程有2~3个失重阶段,随着环氧含量增加,第一阶段的失重率减小,第二阶段的失重率增大。IPN泡沫在第一、二两阶段总的热失重率低于纯聚氨酯泡沫及纯环氧树脂。环氧树脂含量为30%(质量分数,下同)时泡沫的热稳定性最好。预测IPN半硬泡沫在100℃氮气中失重5%时的热老化寿命可达2.4E7年,表明IPN泡沫具有很好的热稳定性。     

多孔金属材料的应用

本文综合介绍了多孔金属材料的应用,目的在于促进该材料性能结构的进一步改善,并获得更好的应用前景。