石墨烯气凝胶/二十烷相变材料的制备及性能研究

以氧化石墨烯（GO），二十烷（Eicosan）为原料，先采用胶体团聚法制备还原-氧化石墨烯气凝胶，再通过自扩散获得了还原氧化石墨烯气凝胶/二十烷复合相变材料,研究了复合材料与性能的关系。采用热重和差示量热扫描仪测试了二十烷和复合材料的热性能，确认了二十烷质量分数对复合材料的焓值的关系以及相变循环次数对材料稳定性的影响。结果表明：复合材料的焓值与二十烷的质量分数成正比；经过50次相变循环后，PCM4仍然保持稳定性。导热性能分析表明, 还原氧化石墨烯气凝胶可以改善二十烷的热导率。此外，通过太阳光模拟测试，计算出复合材料的光热转换效率为55%。     

硬脂醇改性的氧化石墨烯/正十八烷复合相变材料的热物性研究

向正十八烷中加入高导热填充物形成复合相变材料（PCM）,可以很好地提升其导热性能,同时,为了保证符合相变材料的高热导率、分散性和再循环可靠性,利用硬脂醇修饰氧化石墨烯（GO）,形成改性石墨烯（MG）与正十八烷的复合相变材料。分别制备了改性石墨烯质量分数为0、1%、2%、3%、4%（质量）的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料,并经过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等测试对其形貌结构及热物性进行表征和研究。实验表明制备的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料具有很好的分散性;当纳米石墨烯片的质量分数达到4%时,复合相变材料的热导率相对于纯正十八烷高出了131.9%。     

聚乙二醇/二氧化硅复合定形相变储能材料的制备与研究

为拓宽相变储能材料在实际工程中的应用范围,以聚乙二醇(PEG)为相变储能材料,二氧化硅(SiO2)为载体基质,采用溶胶-凝胶法制备了一种有机-无机复合定形相变材料.通过DSC、TGA、SEM和相变循环试验对复合定形相变材料的结构与性能进行测试,试验结果表明:聚乙二醇的最佳质量分数为70％,相变温度为49.73℃,相变焓...     

PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强相变材料的制备及性能

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)改性的二氧化硅(SiO2)为支撑材料,以氧化碳纳米管(O-CNTs)为导热增强材料,采用溶胶-凝胶法成功制备了PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强型复合相变材料.通过FTIR、XRD、SEM、DSC等对材料的结构和热性能进行了表征.当PEG质量分数为82.0％时,复合相变材料仍然具有良好的定形效果,熔化焓和结晶焓分别达到–134.2和126.6 J/g,而且该材料具有很好的储热稳定性,300次热循环后,其熔化焓值仅变化3.3％.相比于纯PEG,添加了质量分数为0.60％O-CNTs的复合相变材料的导热增强率为28.1％,导热系数达到0.41 W/(m·K).红外热成像结果表明,O-CNTs能够有效提高复合相变材料的储能和能量释放效率.     

测试速率对PEG/GO定型相变材料熔融和结晶性能的影响

以聚乙二醇/氧化石墨烯(PEG/GO)定型相变材料为测试样品,采用差示扫描量热法(DSC)对其熔融、结晶性能进行了表征,研究了测试速率(即升/降温速率)对该相变材料熔融、结晶温度和热焓的影响。结果表明:随着降温速率的增加,PEG/GO相变材料的结晶温度逐渐降低;随着升温速率的增加,材料的熔融温度逐渐提升;测试速率越高,焓值越小;随着GO加入量的增加,升降温时的焓值均呈现降低的趋势;相同GO含量的PEG/GO定型相变材料,其熔融焓总是大于同等测试速率下得到的结晶焓,而且测试速率越快,差值越大;在相同测试速率下,GO的添加量基本不会对PEG/GO相变材料的熔融、结晶温度产生影响。     

癸酸-石蜡/石墨烯气凝胶定形相变材料的制备及热物性分析

随着碳中和理念的逐步推进,调整能源供应政策,倡导低碳生活,可推动全社会的绿色发展,采用相变材料(PCMs)储存和释放热量,能够有效地利用可再生能源,可减少化石燃料带来的CO₂释放问题。本文利用石墨烯气凝胶作为相变材料的载体,分别采用不同比例的癸酸/石蜡进行有机相耦合,制备了一系列高封装率、低渗漏率的石墨烯定形相变材料。研究发现当石墨烯气凝胶定形相变材料中癸酸/石蜡为7∶3时,相变焓达到202.91J/g。经过200次循环后复合材料的相变潜热变化量在4.25%以内,渗漏率仅为3.20%。采用DSC、TG、XRD、SEM对材料进行微观结构分析说明,石墨烯气凝胶改善了相变介质的形状稳定性,有效地阻止了相变过程中耦合的有机相泄漏,使材料储放热稳定,增强了导热作用,具有良好的应用前景。     

环氧树脂复合相变材料基本性能研究

为研究高温条件对微胶囊相变材料及环氧树脂包裹下的复合相变材料调温性能的影响,采用微胶囊法制备相变材料,浇注法制备复合定形相变材料,借助热稳定性测试(TGA)、电镜扫描试验(SEM)、储热能力测试(DSC)以及热老化试验等方法,测定热老化前后相变材料及多种环氧树脂包裹下复合相变材料的相变温度、相变焓值、微观结构形态、高温条件下材料质量损失等.试验结果及分析表明:微胶囊相变材料热老化后无相变调温能力;热老化前,环氧树脂A包裹的复合调温剂相变焓值最高,环氧树脂B包裹的复合调温剂相变焓值最低;热老化后,环氧树脂A与环氧树脂C包裹的复合相变调温剂焓值相近,环氧树脂B包裹的复合相变调温剂无相变调温能力;微胶囊相变调温材料与环氧树脂C优选质量配比为1:1.     

烷基化氧化石墨烯/正十八烷微胶囊的制备及性能表征

采用原位聚合法合成了以氧化石墨烯/正十八烷为芯材、三聚氰胺-尿素-甲醛(MUF)树脂为壁材的相变微胶囊。系统研究了氧化石墨烯质量分数对微胶囊的影响,并通过FT-IR、SEM、XRD、DSC和TGA等手段对微胶囊的形貌、结构和热性能进行了分析。结果表明,经正十八烷基异氰酸酯(OI)改性的氧化石墨烯可以在油相中稳定分散,且其热稳定性明显提高。微胶囊呈现规整的球形,粒径约在10～25μm,但当氧化石墨烯加入过量时出现团聚和粘连现象。微胶囊的熔融和结晶过程随着氧化石墨烯的加入而提前,但包覆率和热焓随着氧化石墨烯的增加而减少。氧化石墨质量分数为0.4%时,与纯相变微胶囊相比,导热系数增加了33.7%,说明氧化石墨烯的加入能提高微胶囊的导热性能,加快其热量的输出,提升微胶囊的应用性能。     

PEG/GO-CuSO4-硫脲复合相变材料的制备及性能

以聚乙二醇(PEG)为有机相变成分,通过Cu SO4和硫脲的混合溶液对氧化石墨烯(GO)进行交联改性,Cu2+交联氧化石墨烯(GO)而且引入硫脲对GO表面的羧基进行酰胺化改性,得到GO-Cu SO4-硫脲材料与有机相变组分PEG原位复合,制备PEG/GOCu SO4-硫脲复合定形相变材料。PEG填充量在复合材料中的最大比重可达99%,此时复合材料的熔化焓值达到161 J/g,而且发生相转变时具有形状稳定性。此外,该材料具有较好的导热性能和热能存储功能。储放热速率明显提升,光热转换性能较好,其光热转换与热能存储效率可达67. 2%。     

沥青路面用复合定形相变材料调温效果研究

借助微胶囊法制备十四烷为相变材料的复合定形相变材料,采用DSC测试复合定形相变材料老化前后的热物性参数,通过直掺法制备调温沥青混合料,并采用调温试验测定不同配方、不同掺量复合定形相变材料的调温效果.结果表明:老化后,复合定形相变材料的相变起始温度与相变焓值均有一定程度的降低:相变材料100％为十四烷的复合定形相变材料在升降温阶段的相变起始温度分别降低了20.3％、14.3％,其相变焓值分别降低了13.1％、12.8％;相变材料由77.84％十四烷与22.16％液体石蜡组成的复合定形相变材料在升降温阶段的相变起始温度分别降低了38.5％、15.3％,其相变焓值分别降低了11.4％、13.3％.建议在沥青混合料配料计算过程中,考虑复合定形相变材料在老化过程中的质量损失率,以确保吸放热量保持稳定.相变材料为100％的十四烷的复合定形相变材料在升降温阶段的调温效果均为最优:在降温阶段,其掺量为0.5％时的调温效果最优,在升温阶段,其掺量为0.3％时的调温效果最优,建议针对复合定形相变材料在沥青混合料中的不同作用选取合理而高效的掺量.相变材料发挥的调温效果与相变起始温度与相变材料的含量密切相关.