石墨烯/石蜡复合材料的热物理性能研究

为改善相变蓄热用石蜡的导热性能,通过向石蜡基材中掺杂微量的石墨烯制备石墨烯/石蜡复合材料。采用扫描电子显微镜、热传导分析仪和差式扫描量热仪等获取了复合材料的表观形貌、热导率、熔点和相变潜热等关键热物性参数,讨论了石墨烯质量分数对这些参数的影响。通过动态热响应实验,揭示了石墨烯质量分数和热源温度对复合材料热响应速率的影响规律。结果表明,与纯石蜡相比,石墨烯/石蜡复合材料的热导率得到显著提高。当石墨烯的质量分数由0.2%升至2.0%,复合材料的热导率由0.266 W·m~(-1)·K~(-1)提高到0.346 W·m~(-1)1·K~(-1)。复合材料的相变潜热与纯石蜡相比并未减小,且其热响应速率高于纯石蜡。     

石蜡-碳纳米管复合材料的热物性研究

为提高石蜡作为相变蓄冷材料的导热性能,制备了碳纳米管添加量分别为0%、1%、2%、3%、4%、5%的石蜡-碳纳米管复合材料,并对其热物性及稳定性进行实验研究。结果表明,随着碳纳米管添加量的增加,复合材料的相变温度基本不变,相变潜热逐渐减小,导热系数逐渐增大。在添加量为5%时,复合材料的融化和凝固相变潜热分别为128.2 J/g和134.4 J/g,比纯石蜡相对减小了15.5%和13.8%;固态和液态导热系数分别为0.487 W/(m·K)和0.516 W/(m·K),比纯石蜡相对提高了39.5%和40.3%,同时具有较好的循环稳定性。     

木基生物质碳化骨架负载聚乙二醇相变材料及表面修饰对蓄传热性能的强化

以相变芯材为核心的复合相变材料的潜热储存技术,对解决可再生能源间歇性问题有着关键作用.本研究以天然竹木为原材料,使用高温碳化方法得到碳化竹木,并使其分别吸附氧化石墨烯和还原氧化石墨烯,最终与聚乙二醇(PEG2000)复合形成稳定的复合相变材料.实验结果表明,还原氧化石墨烯可以达到很好的包封率、热导率和光热转换效率提升效果.碳化竹木/还原氧化石墨烯/聚乙二醇三元复合相变材料包封率高达81.11%,熔化潜热为115.62 J/g,凝固潜热为104.39 J/g,热导率大幅提升至1.09 W/(m·K)(纯PEG2000的3.7倍),光热转换效率大幅提高至88.35%(纯PEG2000的3.1倍).     

改性CaCl2·6H2O混合相变蓄热材料的制备与特性

选用碳素材料(C)石墨(Gr)、石墨烯纳米片(GnPs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)和SrCl_2·6H_2O (SCH)为改性剂添加至无机相变材料CaCl_2·6H_2O (CCH)中,制备出不同质量分数碳素材料的无机混合相变蓄热材料C/0.2%SCH/CCH,并表征混合相变材料性能。结果表明:混合相变材料液态导热系数随碳素材料质量分数增加均呈线性提高,其中2.0%石墨烯纳米片可将导热系数提高69.35%;XRD谱图表明碳素材料、SrCl_2·6H_2O和CaCl_2.6H_2O之间的混合都为物理作用;DSC结果显示随碳素材料质量分数增加,相变潜热逐渐降低;质量分数4.0%Gr、2.0%GnPs和2.8%MWCNTs将0.2%SCH/CCH 的放热时间分别减少了 18.0%、41.9%和 12.8%;4.0%Gr/0.2%SCH/CCH、2.0%GnPs/0.2%SCH/CCH 和2.8%MWCNTs/0.2%SCH/CCH在经历100次加速热循环实验后,相变潜热分别降至186 J/g、189 J/g和183 J/g左右,仍满足蓄热要求,混合相变蓄热材料具有良好的热循环稳定性。     

环氧树脂基近红外吸收涂层的近红外光谱、力学及耐盐水性能研究

以环氧树脂为粘合剂,Sm₂O₃为功能颜料,硅烷偶联剂和石墨烯为改性剂,制备得到了一种同时具有突出力学性能和耐盐水性能的近红外低反射率涂层。系统研究了Sm₂O₃添加量、硅烷偶联剂种类、硅烷偶联剂添加量和石墨烯添加量对涂层性能的影响。结果表明：Sm₂O₃添加量的增加可明显降低涂层对1.06μm近红外光的反射率,当Sm₂O₃添加量为50%,涂层对1.06μm近红外光的反射率可低至31.2%。此时,涂层的附着力和耐冲击强度分别可达到1级和50 kg·cm。用硅烷偶联剂改性涂层,偶联剂上的强极性基团分别可与涂层中的树脂基体和颜料形成共价键结合,从而可发挥桥连作用,进而可明显改善涂层的柔韧性,其中KH560的改性效果最佳。当KH560添加量为5%,涂层的柔韧性可从改性前的9 mm显著改善为改性后的4 mm。石墨烯具有特殊的共平面结构和超长共轭结构特征,使其对入射光的吸收可延伸到近红外区域。石墨烯特殊的片层结构使其具有很高的耐...     

氧化石墨烯快速修饰表面等离子体共振传感芯片的研究

表面等离子体共振(SPR)是近年来兴起的一种光学检测技术。其主要利用光波经全反射后产生的倏逝场与金属相互作用而感知外界介质的折射率变化。理论上任何介质折射率变化现象的发生都能被SPR技术检测到。在实际应用中，SPR传感器存在灵敏度不高，检测信号不强等缺点，因此对提高SPR传感器检测灵敏度的研究一直备受关注。氧化石墨烯又被看成是石墨烯的氧化物，它有着与石墨烯相近似的光电学特性，但又比石墨烯更容易进行化学修饰，因此被广泛用作SPR传感芯片的表面镀层来提高灵敏度。将氧化石墨烯用于修饰SPR芯片以提高灵敏度的报道很多，但对氧化石墨烯的使用量说法不一，并且在制备氧化石墨烯修饰传感芯片时需要浸泡很长一段时间，大大影响了芯片制备效率。该研究中使用长直链功能化聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)对SPR金芯片表面进行化学改性，用流动冲刷的方法使氧化石墨烯溶液对芯片进行修饰。通过对折射率变化响应信号的对比，最终确定氧化石墨烯最佳使用浓度为0.5 mg·mL^-1,并且将修饰时间降到20 min以内。研究了不同波长入射光对氧化石墨烯修饰后芯片共振峰的影响，并对芯...     

石墨烯气凝胶复合相变材料的热物性研究

相变材料利用其相变潜热能力可吸收储存和释放利用热量,同时在相变过程中其温度浮动小,能够实现温度控制从而用于热管理.但是其低热导率和易泄露问题严重制约了其性能.石墨烯气凝胶因其丰富的多孔结构而具有较大的比表面积,可吸附相变材料解决其泄露问题,同时石墨烯的高导热系数可提高相变材料的热导率.这里选取正十八烷为相变材料,制备了不同质量分数的石墨烯气凝胶复合相变材料.测得石墨烯气凝胶含量为13.99 wt%的样品,其导热系数比纯正十八烷高出306.2%,熔化潜热和凝固潜热分别下降了13.8%和10.8%.分子动力学模拟结果表明,石墨烯气凝胶的引入会在一定程度上增强正十八烷分子的有序性和一致性,即在同一温度下复合相变材料中的正十八烷分子比纯正十八烷分子拥有更集中分布的末端距和扭转角,径向分布函数和自扩散系数都相对较低,说明石墨烯材料的引入可以提升正十八烷的导热系数.     

相变材料介质阻断电池热失控传播特性研究

针对锂离子电池热失控传播问题,以石蜡/膨胀石墨复合相变材料为电池模组热管理介质,建立电池热失控传播二维数值计算模型。通过改变膨胀石墨与石蜡的质量分数得到不同导热系数与相变焓的复合材料,探究关键设计参数对电池热失控传播的阻断特性。研究结果表明相变材料能够有效延缓甚至阻断热失控的传播,当导热系数较低或较高(如0.3和21.01 W·m^-1·K^-1)时皆能阻断热失控传播,对于中间导热系数材料的模组,首次热失控传播时间间隔随导热系数升高而增加,而后续传播间隔随着导热系数升高而减小。     

过渡族元素掺杂BaTiO3-Tb1-xDyxFe2-y层状复合材料中的磁电效应

用溶胶-凝胶法制备1.0%mol Mn,Cr,Co掺杂 BaTiO₃(BTO)粉体,在1350℃下烧结成多晶陶瓷样品.X射线衍射和差示扫描量热分析表明,室温下掺杂BaTiO₃具有四方钙钛矿结构;居里点和相变潜热随Cr,Mn,Co掺杂逐渐降低.将掺杂BaTiO₃与Tb_1-xDy_xFe_2-y(TDF)胶合制成双层磁电复合材料,并研究了Cr:BTO-TDF,Mn∶BTO-TDF,Co:BTO-TDF层状复合材料中的磁电效应.实验表明,在340×80 A·m^-1偏置磁场下, Cr:BTO-TDF的横向磁电电压系数达到最大值586 mV·cm^-1·(80 A·m^-1)^-1.在400×80 A·m^-1偏置磁场下,Mn∶BTO-TDF和Co:BTO-TDF的横向磁电电压系数的最大值分别为480 mV·cm^-1·(80 A·m^-1)^-1和445mV·cm^-1·(80 A·m^-1)^-1.研究表明掺杂BaTiO₃-TDF层状复合材料中具有较强的磁电耦合.作为无铅压电材料,掺杂BaTiO₃制备的磁电效应器件颇具应用前景. 关键词： 磁电效应 双层复合材料 3')" href="#">掺杂BaTiO₃ 1-xDy_xFe_2-y')" href="#">Tb_1-xDy_xFe_2-y     

压水堆不同燃耗完整和破损棒燃料芯块氧化特征拉曼光谱研究

为研究压水堆不同燃耗完整和破损燃料棒燃料芯块氧化过程和物相变化,采用拉曼光谱分析技术对燃耗为14 GW·d·t^-1和45 GW·d·t^-1的完整燃料棒及燃耗为14 GW·d·t^-1和41 GW·d·t^-1的破损燃料棒燃料芯块的氧化特征进行了分析。结果表明：14 GW·d·t^-1和45 GW·d·t^-1的完整燃料棒燃料芯块由UO₂、U₄O₉和U₃O₈组成,相比于燃料芯块的内部区域,芯块边缘显示出更强的氧化性;14 GW·d·t^-1和41 GW·d·t^-1破损燃料棒燃料芯块发生了重结构,形成柱状晶粒,主要物相为UO₂和U₃O₈。燃耗的加深和燃料棒的破损均促进了燃料芯块的氧化过程,但并不会改变燃料芯块的主要相结构。     

石蜡/水相变微乳液流变性能研究

低温石蜡/水相变微乳液作为一种潜热蓄冷流体,具有储能密度高、可泵送的特点。本文采用凝固点为9℃的石蜡作为分散相,在非离子表面活性剂的作用下制备石蜡/水相变微乳液,并通过自制的泵送实验平台研究微乳液在石蜡分散相呈固态、液态以及在固-液转变过程中的流变性能。实验结果表明,在不同温度情况下,微乳液在紊流区域经过水平管道的摩擦系数与雷诺数关系曲线与Metzner模型计算结果相符合。在流速为0.5~1.0 m·s~(-1)的情况下,石蜡质量分数为30%的微乳液在管道中引起的水头损失为水的水头损失的1.5~3倍。     

ITER气体注入系统含氚管道的等效漏率评估

氚的泄漏会对公众安全和环境造成危害,有必要对含氚管道的泄漏进行分析。对ITER气体注入系统的含氚管道进行分析,对触发系统氚报警阈值(3×10⁵Bq·m^-3/环境安全值,1×10⁸Bq·m^-3/系统安全值)时,氚送气管、离子源管以及中性化管泄漏的等效空气漏率进行了计算。结果表明,氚送气管泄漏的风险最高。虽然氚送气管的气体压力低于包容管的夹层压力,但由于管道的氚浓度高,漏率大于3.2×10^-8 Pa·m³·s^-1时会触发报警。而在离子源管中虽然氚浓度低,但管道的气体压力远高于包容管的夹层压力,漏率大于6.1×10^-6 Pa·m³·s^-1时会触发氚报警。气体注入系统含氚管道泄漏的氚危害不可忽视,必须进行实时监测和防护。     

NiTi合金相变过程中界面动力学的内耗研究

本文采用同时测量内耗、模量及电阻的方法,对NiTi合金变温过程中所发生的正、反马氏体相变及可逆I/C相变进行了系统的研究。结果表明,变温马氏体相变及I/C相变过程中内耗均为粘弹性型内耗,是相界面在克服粘滞性阻力而运动时引起的。从界面动力学出发,研究了相变过程中界面的运动动力学行为。由实验数据求得了马氏体相变过程中界面动力学关系的具体表达式为:V=V^*exp(—△G^*/△G—△G_R);相变过程内耗表达式为:Q^-1=(n²)/2·(μ△G^*)/((△G—△G_R)²)·(dF)/(dT)·T/ω;相变阻力△G_R约为10cal/mol的数量级。讨论了相变过程中的“软模”效应。马氏体相变过程中的模量“软化”来自声子模的软化和界面运动引起的附加模量亏损两个方面。 关键词：     

相变材料热物理性质的分子动力学模拟

为从微观尺度探寻相变材料的热物性变化机理, 本文采用分子动力学的方法, 构建了由正二十二烷组成的无定形结构的相变材料体系, 采用周期性边界条件以及COMPASS力场对相变材料的比热以及导热系数进行了模拟, 并对纯正二十二烷进行了DSC测试. 结果表明, 模拟所得的相变材料热容与文献实验值的偏差是6.5%, 熔点与DSC实验值的偏差是0.98%. 当温度为288–318 K时, 相变材料的导热系数在0.1–0.4 W·m^-1·K^-1 范围内波动, 且随着压力增大略呈下降趋势. 关键词： 扩散系数 比热 导热系数 分子动力学     

相变微胶囊单体熔化传热过程研究

本文以石蜡为壳芯、脲醛树脂为囊壁的单个相变微胶囊颗粒为研究对象,运用显热容法对该相变胶囊熔化传热过程进行了数值模拟研究,得到胶囊内部结构等因素对胶囊相变换热过程及相界面移动的影响规律。结果表明增大斯蒂芬数和相变温度半径以及减小胶囊粒径均可使相变材料熔化速率提高;囊壁厚度及囊壁导热系数的变化会对相变过程带来一定的影响,但存在一界限值;相变材料的相变潜热大小对相变过程有着显著影响。     

非晶态Gd45Ni30Al15Co10合金的制备与磁热性能

具有优良磁热性能的材料是磁制冷技术应用的关键.本文设计制备出了一种非晶态四元Gd₄₅Ni₃₀Al₁₅Co₁₀合金条带,系统地研究了该合金的磁热性能. Co的引入增加了合金的非晶态热稳定性,扩大了过冷液相区宽度. Gd₄₅Ni₃₀Al₁₅Co₁₀非晶态合金条带的居里温度和有效磁矩分别为80 K和7.21μB,在10 K温度下饱和磁化强度达到173 A·m~2·kg^-1,矫顽力为0.8 kA·m^-1,具有优异的软磁性能.在5 T的外加磁场下, Gd₄₅Ni₃₀Al₁₅Co₁₀非晶态合金的磁熵变峰值和相对制冷能力分别高达10.2 J·kg^-1·K^-1和918 J·kg^-1.该合金具有典型的二级磁相变特征,可以在较宽的温度范围...     

哈斯勒合金Ni-Fe-Mn-In的马氏体相变与磁特性研究

利用电弧炉制备了Ni_50-xFe_xMn₃₇In₁₃(x=1, 3, 5) 多晶样品, 通过结构和磁性测量, 系统分析了Ni_50-xFe_xMn₃₇In₁₃(x=1, 3, 5)样品的晶体结构和马氏体相变. 结果表明, 三样品在室温下呈现出了不同的晶体结构. 同时, 随着Fe含量的增加, 样品的马氏体相变温度急剧下降, 而铁磁性却逐渐增强. 研究了Fe3和Fe5样品在反马氏体相变过程中的磁电阻和磁卡效应. 在外加3 T的磁场下, 两样品在反马氏体相变区域所表现出的磁电阻效应分别约为-46%和-15%, 而等温熵变则约为6 J·kg^{-1·K-1和9.5 J}·kg^{-1·K-1. 然而, 伴随非常宽的相变温跨和较小的磁滞损失, Fe3样品在反马氏体相变区域的净制冷量达到96 J}·kg^-1.     

多孔肋微通道相变微胶囊悬浮液的传热分析

为了提高微通道热沉的水力性能和热力性能,采用等效比热容法对相变微胶囊悬浮液在固体肋和多孔肋微通道热沉内的流动与传热特性进行研究。结果表明：多孔肋可以使微通道热沉的压降显著降低,对热阻的影响随微通道内冷却剂流动距离变化。相变微胶囊悬浮液相变吸收潜热可以减小微通道热沉的热阻,但是粘度增大使得压降增大。多孔肋和相变微胶囊悬浮液都能提高微通道热沉的综合性能,相变微胶囊悬浮液在多孔肋微通道热沉中比水在固体肋微通道热沉中的综合性能提高了14%。     

原位生长技术制备石墨烯强化铜基复合材料

利用等离子增强化学气相沉积方法,在铜粉表面原位生长了站立石墨烯,用于制备石墨烯强化铜基复合材料.研究表明,石墨烯包覆在铜粉外表面,微观尺度实现了两者的均匀混合;生长的初期阶段,碳、氢等离子基团可将铜粉表面的氧化层还原,有助于铜粉-石墨烯之间形成良好的界面;石墨烯的成核是一个生长/刻蚀相互竞争的过程,其尺寸可受制备温度调控.利用放电等离子烧结方法将粉末压制成型,测试结果显示,添加石墨烯样品的电阻率降低了一个数量级,维氏硬度和屈服强度分别提高了15.6%和28.8%.     

基于混合主体结构的溶液法制备的高效蓝色磷光OLED

为了提高蓝色有机发光二极管的效率,本文借助溶液法采用TcTa和CzSi混合主体,制备了蓝色磷光有机发光二极管（PHOLEDs）。此外,针对三种电子传输材料Tm3PyP26PyB、TmPyPB和TPBi进行了优选,以进一步优化器件的效率。本文通过优化混合主体材料的掺杂比例和电子传输材料的选择,不断提高器件的效率。最终,当TcTa∶CzSi的掺杂比为6∶1、电子传输层TPBi为70 nm时器件性能最优,其最大亮度(B_max)、电流效率(CE_max)、功率效率(PE_max)和外量子效率(EQE_max)分别为6 662 cd·m^-2、39.40 cd·A^-1、23.33 lm·W^-1和19.7%。此外,即使在1 000 cd·m^-2的实际亮度下,电流效率和外量子效率仍高达33.43 cd·A^-1和16.7%。