纳米石墨粉改善定形相变复合纤维膜的储热和放热速率

采用静电纺丝法制备了负载不同含量纳米石墨粉(NG)的聚丙烯腈(PAN)基复合纤维膜作为支撑材料,以癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸(CA-LA-MA)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-LA-MA/PAN/NG定形相变复合纤维膜。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和传热测试装置对定形相变复合纤维膜的化学性能、形貌结构、储热性能、热能储存和释放速率进行深入分析。研究结果表明,CA-LA-MA三元低共熔物成功地被吸附到PAN基复合纤维膜中。制备的定形相变复合纤维膜的相变融化温度约为19℃,相变焓值约为114～131kJ/kg。由于添加了具有高导热系数的NG使定形相变复合纤维膜的热能储存和释放效率明显提高了43%和42%。     

纳米碳化硅改善CPS/PAN相变复合纤维膜的传热速率

以不同质量比例的聚丙烯腈/纳米碳化硅(PAN/SiC)复合纤维膜为支撑材料,以癸酸-棕榈酸-硬脂酸(CPS)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CPS/PAN/SiC定形相变复合纤维膜。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和传热测试装置研究不同含量纳米SiC对定形相变复合纤维膜的形貌特征、储热性能、热能储存和释放速率的影响。SEM图像显示负载不同含量纳米SiC对CPS/PAN/SiC定形相变复合纤维膜的形貌结构没有显著影响。DSC测试结果表明随着支撑纤维膜中SiC颗粒含量的增加,定形相变复合纤维膜的相变温度和相变焓值没有明显变化。根据传热测试数据显示随着纳米SiC含量的增加,定形相变复合纤维膜的融化与结晶时间显著缩短了约20%~46%。     

碳/SiO_2纳米纤维膜基定形相变材料的制备及性能

研究首先制得二元脂肪酸低共熔物,然后将用静电纺丝法制备不同SiO2含量的、并对其进行炭化的PAN/SiO2纳米纤维膜作为支撑材料,吸附二元脂肪酸低共熔物制得碳/SiO2纳米纤维膜基定形相变材料(CSNPCM),利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)等对制备出的定形相变材料的形貌结构和储热性能进行分析和表征。随着SiO2含量的增加,定形相变材料对二元脂肪酸低共熔物的吸附容量有所降低。SEM结果表明,二元脂肪酸低共熔物均匀地包埋、分散在多孔纳米纤维膜的三维网络结构中。DSC测试结果表明,SiO2的加入降低了定形相变材料的相变潜热,对其相变温度无太大影响。     

沉积Ag纳米层改善定型相变复合纤维膜的传热性能

以癸酸(CA)、月桂酸(LA)和肉豆蔻酸(MA)为原料制备了新型的脂肪酸三元低共熔物(CA-LA-MA),并将其作为固-液相变材料,以沉积2 h银(Ag)纳米颗粒的静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜为支撑材料,通过物理吸附法制备了新型的CA-LA-MA/PAN和CA-LA-MA/PAN/Ag定型相变复合纤维膜。研究了磁控溅射Ag纳米层对定型相变复合纤维传热性能的影响。结果表明,沉积Ag纳米层后定型相变复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了31%和25%。制备的CA-LA-MA/PAN/Ag定型相变复合纤维膜的融化温度和结晶温度分别为19.87℃和11.63℃,融化焓值和结晶焓值分别为123.1 kJ/kg和121.5 kJ/kg。     

负载纳米银颗粒增强CA-MA/PAN复合相变纤维膜的传热性能

以银纳米颗粒作为传热增强材料制备新型的静电纺聚丙烯腈/纳米银(PAN/Ag-NPs复合纳米纤维支撑膜,以癸酸-肉豆蔻酸(CA-MA)二元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-MA/PAN/Ag-NPs复合定形相变纤维膜。扫描电子显微镜图像观察显示CA-MA被成功地吸附到静电纺PAN/Ag-NPs复合纤维膜的孔隙网络结构中。DSC测试结果表明添加Ag-NPs对复合纤维膜的储热性能没有显著影响,其相变温度约为10～31℃之间,相变焓值约为131～147kJ/kg。此外,添加10wt.%Ag-NPs后CA-MA/PAN复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了约47%和49%。     

CA-LA-MA-PA-SA/PAN/MWNTs-COOH相变复合纤维膜的结构与热性能

以脂肪酸五元低共熔物(CA-LA-MA-PA-SA)为固-液相变材料,以聚丙烯腈/羧基化多壁碳纳米管(PAN/MWNTs-COOH)复合纤维膜为支撑载体,其中PAN/MWNTs-COOH的质量比例为95/5和90/10,通过物理吸附法制备CA-LA-MA-PA-SA/PAN/MWNTs-COOH定形相变复合纤维膜。系统分析了复合纤维膜的形态结构、相变温度和焓值、储放热速率。SEM观察结果表明CA-LAMA-PA-SA五元低共熔物被成功地吸附到静电纺PAN/MWNTs-COOH复合纤维膜的多孔网络结构中。DSC测试结果表明制备的纤维膜的相变融化温度和焓值约为19℃和121～129kJ/kg。传热测试结果表明添加MWNTs-COOH后复合纤维膜的储热和放热效率得到显著提高。     

月桂酸-棕榈酸/Al2O3复合定形相变材料的制备与热性能研究

采用溶胶-凝胶法,以异丙醇铝(AIP)为单一铝源,无水乙醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为聚合物模板,并添加浓盐酸作为催化剂和胶溶剂,制备均一稳定的前驱体纺丝液,再结合静电纺丝与高温煅烧技术制备了Al_2O_3纤维毛毡,用其作为支撑材料吸附月桂酸-棕榈酸(LA-PA)二元脂肪酸低共熔物制备复合定形相变材料。利用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和BET比表面积分析仪等手段研究样品的表观形貌与晶型结构。结果表明:经吸附后制得的LA-PA/Al_2O_3复合定形相变材料具有良好的形貌结构。通过差示扫描量热仪、热导率及自组装热性能测试仪对制备的LA-PA/Al_2O_3复合定形相变材料的储热性能及热能储存/释放性能进行了研究。结果发现其具有适宜的相变温度和较好的相变焓值,拓宽了复合定形相变材料的应用范围。     

磁控溅射法提高定型相变材料的储热和放热速率

首先采用磁控溅射法在静电纺聚氨酯(PU)纤维膜表面沉积纳米银(Ag)导热金属薄膜,并将其作为支撑材料,通过物理吸附法吸附癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸四元低共熔物(CA-LA-MA-PA),制备出新型的CALA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜。EDX测试结果显示Ag纳米颗粒已经被成功地沉积到静电纺PU纤维膜上。SEM图像显示经过磁控溅射后静电纺PU纤维的直径明显增加,CA-LA-MA-PA四元低共熔物被均匀地吸附到PU和PU/Ag纤维膜的孔隙结构中。热分析结果表明CA-LA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜的融化温度和融化焓值分别为17℃和94.81kJ/kg。与CA-LA-MA-PA/PU定型相变复合纤维膜相比较,CALA-MA-PA/PU/Ag定型相变复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了约42%和24%。     

PET基定形相变复合纤维的制备

采用静电纺丝技术成功制备了以5种脂肪酸二元低共熔混合物(LA-MA、LA-SA、MA-PA、MA-SA、PA-SA)为固液相变材料,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为支撑材料的定形相变复合纤维。研究了不同种类的脂肪酸二元低共熔物对复合相变纤维的形貌结构、储热性能以及力学性能的影响。研究结果表明这5种定形相变复合纤维的表面均呈现褶皱的形貌特征,同时纤维直径也明显增大。热分析结果表明当改变纤维中脂肪酸二元低共熔物的种类时,复合相变纤维的熔化温度和熔化焓值均随之而变化,其中熔化温度最低为33.23℃,最高为52.82℃,熔化焓值最低为62.75kJ/kg,最高为94.76kJ/kg。力学性能测试结果表明,由于脂肪酸二元低熔物的加入复合相变纤维的拉伸强度减小,断裂伸长率增大。     

癸酸-月桂酸/膨胀石墨相变储能材料的制备及性能研究

以癸酸-月桂酸低共熔物为相变材料,多孔石墨为基体,利用多孔石墨的吸附特性,制备出癸酸-月桂酸/膨胀石墨定形相变储能材料。采用DSC、ESEM、融化凝固过程分析对定形相变储能材料进行了结构和热性能研究。结果表明,癸酸-月桂酸被有效地包封在多孔石墨孔内,并且在定形相变材料中占80.47%(质量比);定形相变材料的相变温度为19.50℃,相变焓为93.18J/g;与癸酸-月桂酸相比,定形相变材料的导热性能有一定程度的提高。     

有机改性蒙脱土基复合相变材料的制备及相变动力学分析

以癸酸(CA)、肉豆蔻酸(MA)、硬脂酸(SA)三元低共熔物为相变材料,有机改性蒙脱土(OMMT)为层状封装材料,采用熔融浸渗法制备 CA-MA-SA/OMMT 复合相变材料,相变材料和层状材料的最佳质量比 m(CA-MA-SA)∶m(OMMT)=7∶3。采用 X 射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变材料的结构、性能进行表征。结果表明：三元脂肪酸低共熔物被有效封装在改性后的蒙脱土层间,复合相变材料的相变温度为20.14℃,相变潜热为89.14 J·g-1。相变动力学分析结果,复合相变材料的相变反应级数为1.18,活化能为14.22 kJ·mol-1。活化能说明低共熔物与蒙脱土之间是嵌合关系,不是化学吸附。     

石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储热性能研究

由二元相图确定出石蜡-硬脂酸二元低共熔物的质量配比为m(石蜡)∶m(硬脂酸)=17∶8,按上述配比通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸复合相变材料,将石蜡-硬脂酸复合相变材料与石墨通过熔融共混法制备出石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料,通过储/放热实验和差示扫描量热法(DSC)对石蜡-硬脂酸和石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的热性能进行了测试和表征。结果表明,石蜡-硬脂酸复合相变材料的相变储热性能好;随着石墨含量的增加,石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料的储/放热时间明显缩短,导热性能大幅度提高,但相变潜热逐渐降低,相变温度保持不变。制备的石蜡-硬脂酸/石墨复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热,导热性能优良,可用于低温储能领域。     

十四醇和月桂酸/纤维素定形相变材料的制备与性能研究

以纤维素和聚乙烯为支撑材料,月桂酸和十四醇低共熔物为相变材料,利用纤维素吸附月桂酸和十四醇低共熔物,制备了十四醇-月桂酸/纤维素/高密度聚乙烯复合相变材料。通过力学性能、红外光谱、扫描电子显微镜、差示扫描量热和热重分析研究了材料的性能。结果表明:纤维素对低共熔物的最大吸附量为61%,高密度聚乙烯含量为50%时,纤维素的力学和相变性能最佳,此时纤维素的拉伸、弯曲和冲击强度分别为11.3MPa、12.1MPa和3.4kJ/m2。相变温度为25.13℃,相变焓为30.03J/g。通过热循环实验,表明相变材料具有良好的热可靠性。     

月桂酸/十六醇/二氧化硅复合相变材料的结构与性能

为了制备适用于服用调温纺织品领域的定形相变材料,选用月桂酸和十六醇二元低共熔物作为工作物质,采用溶胶-凝胶法制备月桂酸/十六醇/二氧化硅复合相变材料。用DSC、IR、TG、SEM、热渗出等方法对其结构和性能进行了研究。结果表明:二氧化硅复合相变材料相变温度为34℃,符合服用要求;当相变材料的质量分数为64%时,相变焓可达122.4J/g;复合相变材料是二氧化硅凝胶和月桂酸/十六醇二元体系的物理共混物,没有新的键合生成;TG曲线表明复合相变材料在125℃之前,具有良好的热稳定性;复合相变材料组织呈近球形或椭球形的颗粒状,表面光滑圆润,粒径在2μm左右,分散性较好;热渗出实验表明,二氧化硅凝胶对月桂酸/十六醇二元低共熔相变材料具有良好的定形效果。     

定形相变储能建筑材料的制备与热性能研究

采用真空浸渗的方法,将棕榈酸和十六醇的低共熔物(PA-HD)与膨胀珍珠岩(EP)结合,制备一种新型定形相变材料(PA-HD/EP).环境扫描电子显微镜测试显示相变材料PA-HD进入到珍珠岩的孔道结构中.棕榈酸和十六醇的低共熔物在膨胀珍珠岩的最佳浸渗量为58.0%(质量分数,下同),在此浸渗量下,即使是没有进行包覆,PA-HD也不会在发生相变时从EP中渗漏.差示扫描量热仪测试获得PA-HD/EP的熔点为41.49℃,相变焓值为122.9J/g.通过在PA-HD/EP中添加10%石墨,改善材料的导热性能.该复合相变材料可以很好地与普通建筑材料进行结合,进一步制备成具有温度调节功能的建筑材料.     

癸酸-肉豆蔻酸/硅藻土定形相变储能材料制备及性能研究

以癸酸(CA)与肉豆蔻酸(MA)复合制备的CA-MA二元低共熔脂肪酸为储能基元材料,硅藻土为储能载体,基于真空吸附法制备了CA-MA/硅藻土定形相变储能材料。采用FT-IR、SEM、DSC、TG对定形相变材料的结构、形貌和热性能等进行了分析。结果表明,CA-MA二元低共熔脂肪酸被吸附到硅藻土的孔道中,二者之间为物理结合。质量分数为45%CA-MA的定形相变材料,CA-MA在反复循环相变中未发生泄漏,其熔化、凝固相变温度分别为22.75、14.52℃,相变焓分别为67.03、66.85J/g,相变温度适中,相变焓高,热稳定性好,适用于建筑领域。     

静电纺复合相变纤维的制备与热性能

通过静电纺丝方法成功制备了新型的月桂酸-硬脂酸(LA-SA)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)定形相变复合纤维。场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察结果显示,随着LA-SA含量的增加,纤维表面的褶皱越来越明显,且纤维直径逐渐增大。差示扫描量热(DSC)分析结果显示,随着LA-SA在纤维中比例的增大,复合纤维的相变温度变化不大,相变焓值逐渐增加。DSC热循环测试结果表明,静电纺LA-SA/PET复合相变纤维是一种相变过程完全可逆的定形相变材料,可以在环境中循环使用。热重(TGA)分析结果表明,LA-SA/PET复合相变纤维分别在135℃～240℃和325℃～500℃温度范围内发生热降解,在相变温度范围(<100℃)内具有良好的热稳定性。     

改性硅藻土/脂肪酸定形相变材料的制备及性能

采用癸酸和月桂酸的二元低共熔混合脂肪酸为相变芯材,以经过高温焙烧和酸浸法进行改性处理的硅藻土作为基体材料,通过真空浸渍法制备改性硅藻土/脂肪酸定形相变材料,并采用不同的固-液分离工艺对定形相变材料进行干燥。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)和热循环实验等方法对改性硅藻土以及定形相变材料的物质成分、化学结构、热性能及稳定性等进行表征。结果表明,500℃高温焙烧5h和50%硫酸酸浸5h对硅藻土的改性效果良好,改性硅藻土的孔隙率和吸附性能明显提高;经抽滤干燥处理的定形相变材料热性能最优,改性硅藻土对脂肪酸相变材料的吸附率为42.7%,定形相变材料相变温度为17.68℃,相变潜热为66.65J/g,改性硅藻土能够对脂肪酸产生吸附和固定作用,定形相变材料表现出良好的热稳定性,可以用作保温、蓄热建筑材料。     

棕榈酸-十六醇/二氧化硅相变储能材料的低热固相合成与表征

以棕榈酸-十六醇(PA-HD)低共熔物为相变材料,硅酸钠为硅源,通过低热固相化学合成方法制备出棕榈酸-十六醇/二氧化硅相变储能材料(PA-HD/SiO2)。利用FT-IR,ESEM,DSC,融化-凝固曲线测试对材料的结构、形貌和性能进行表征。结果表明:当相变材料与硅酸钠质量比为2∶1时可实现相变材料的有效包覆,PA-HD/SiO2相变焓值和相变温度分别为102.35J·g-1和53.69℃,该定形复合相变材料具有良好的传热性能,因为包覆作用,使得相变材料的相变温度有所升高。     

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。