石蜡/碱改性硅藻土/膨胀石墨复合相变储热材料的制备及性能

通过碱处理,优化了硅藻土(DIA)的孔隙结构,提高了孔隙率,增加了石蜡(paraffin)负载量。通过直接浸渍法制备了新型性状稳定的石蜡/碱改性DIA/膨胀石墨(EG-alDIAP)复合材料,并研究了其结构与性能的关系。结果表明,复合相变材料的石蜡负载量从47.4%提高到了61.1%,进而提高了复合材料的储热性能;向改性DIA中添加膨胀石墨(EG)提高了复合材料的传热能力,添加质量分数10%EG时导热系数提高了113%(从0.276 W·m^-1·K^-1提高到了0.589 W·m^-1·K^-1)。随着EG含量的升高,复合相变材料的相变潜热有所增加,但化学相容性、稳定性等无明显变化。含10%EG的石蜡/碱改性DIA复合材料具有可靠的储能性能、良好的温度调节性能和蓄放热能力。     

新型低温复合相变蓄冷材料的研制

根据凝固点降低理论自行研制出一种-10℃以下的低温相变材料。首先将筛选得到的有机醇、无机盐和水按照一定比例配制出低温相变材料,利用步冷曲线法找到合适的共晶点,利用DSC测试法得到其相变潜热,瞬态平面热源法得到热导率。最终得到相变温度为-14.8℃、相变潜热225.9 kJ/kg、导热率为0.57 W/(m·K)的低温相变材料。     

三元脂肪酸/膨胀石墨复合相变材料的制备、包覆定形及热性能

采用癸酸、 月桂酸和棕榈酸的三元共晶混合物作为相变材料, 以膨胀石墨为基体, 通过膨胀石墨多孔结构的毛细吸附和复合涂饰剂的包覆定形, 将多元相变材料固定在膨胀石墨的孔道结构中, 制备出结构稳定、 密封性能优异、 热稳定性好和高导热的新型三元脂肪酸/膨胀石墨复合定形相变材料. 膨胀石墨具有膨胀疏松的多孔结构和良好的吸附性能; 其熔融潜热为95.6 J/g, 结晶焓为82.8 J/g, 说明其具有很好的相变蓄热特性和热循环稳定性; 材料的导热性能可增加至0.738 W/(m·K), 与脂肪酸相比得到大幅度提高.     

聚丙烯酸钠/十水合硫酸钠复合相变材料

以聚丙烯酸钠(PAA)为基体,通过吸收熔融的十水合硫酸钠(Na_2SO_4·10H_2O),制备了PAA/Na_2SO_4·10H_2O复合相变材料。通过差示扫描量热分析、热重分析、偏光显微镜及扫描电子显微镜,对复合相变材料的形貌结构、相变行为、热稳定性及循环稳定性进行了研究。结果表明:PAA水凝胶的三维网络结构能够有效地抑制Na_2SO_4·10H_2O的相分离,形成均匀稳定的复合相变材料;复合相变材料具有较高的潜热及热稳定性,45次冷热循环证明了其良好的稳定性;加入Na_2SO_4·10H_2O质量5%的硼砂可显著改善复合相变材料的过冷现象,其过冷度降低至1.0℃;复合相变材料在Na_2SO_4·10H_2O加热熔融时不发生泄漏。     

石蜡/碱改性硅藻土/膨胀石墨复合相变储热材料的制备及性能

通过碱处理,优化了硅藻土(DIA)的孔隙结构,提高了孔隙率,增加了石蜡(paraffin)负载量。通过直接浸渍法制备了新型性状稳定的石蜡/碱改性DIA/膨胀石墨(EG-alDIAP)复合材料,并研究了其结构与性能的关系。结果表明,复合相变材料的石蜡负载量从47.4%提高到了61.1%,进而提高了复合材料的储热性能;向改性DIA中添加膨胀石墨(EG)提高了复合材料的传热能力,添加质量分数10%EG时导热系数提高了113%(从0.276 W·m^-1·K^-1提高到了0.589 W·m^-1·K^-1)。随着EG含量的升高,复合相变材料的相变潜热有所增加,但化学相容性、稳定性等无明显变化。含 10%EG的石蜡/碱改性 DIA复合材料具有可靠的储能性能、良好的温度调节性能和蓄放热能力。     

改性氧化石墨烯稳定Pickering乳液法制备高导热相变整体材料

采用表面引发原子转移自由基聚合法(SI-ATRP)改性氧化石墨烯(GO), 并用其稳定Pickering高内相乳液, 一步成型制得高导热氧化石墨烯/石蜡复合整体相变材料. 通过SI-ATRP方法, 在氧化石墨烯表面引入分子刷, 提高GO的分散性, 实现了低GO含量下优异的导热强化效果. 当GO添加量仅为相变复合材料整体的0.4%(质量分数)时, 其热导率(3.968 W?m^-1?K^-1)比纯石蜡的热导率(0.608 W?m^-1?K^-1)有较大提升. 通过测试发现, 在1000次循环后相变材料的泄漏率仅为1.1%~1.3%, 表现出良好的形状稳定性和热可靠性. 制备的新型形状稳定相变材料在温控、 储能应用中具有潜在的用途.     

添加提钒尾渣对膨胀石墨/石蜡复合相变材料稳定性和导电性的影响

以不同膨胀石墨(EG-300、EG-350和EG-400)为支撑材料,石蜡(PW)为相变主材,提钒尾渣(VT)为导电强化剂,采用熔融共混法制备复合相变材料,并对复合材料的稳定性和导电性进行测试分析.结果表明,进行60次热循环,EG/PW复合材料质量损失率小于0.03％,VT/EG/PW复合材料质量损失率小于0.08％,...     

石蜡/十八酸/十八醇复合材料的制备及蓄/放热性能

采用石蜡、十八酸、十八醇为相变原材料,膨胀石墨作为填充式导热材料,制备了一种应用于动力电池散热的新型复合相变材料。用差示扫描量热仪(DSC)测试了热流率随温度的变化规律,其中十八酸主要影响相变材料的相变温度区间,十八醇主要影响相变潜热。相变材料最优配比为质量分数56%石蜡+16%十八酸+28%十八醇,其熔融相变温度为48℃,相变潜热为241.9 kJ/kg。在蓄/放热装置中加入含不同质量分数的膨胀石墨的相变材料,能够增加相变材料的导热性,同时会使热量的分布更加均匀,减弱了温度不均衡现象;在不同水平面上,加入膨胀石墨会导致位于下层的相变材料的加热速度更快;在同一水平面上,相变材料的加热速度与温度的传递方向一致,即加热壁面在外,则传热方向由外向内,加热速度由外至内呈逐渐减缓。     

高结构稳定性、低泄漏率三维铜@石墨烯复合相变材料的制备

由于能源消费需求的持续增长和传统化学燃料的日益枯竭,对可再生能源的需求日益迫切。以地热能、太阳能为代表的可再生能源脱颖而出。然而,这些能源的应用易受到天气、季节、地点和时间的影响,具有不稳定性、随机性、波动性和间歇性。储能技术是解决上述问题的有效途径,它可以在需要的时候储存或释放能量。在各种储能技术可选材料中,相变材料(PCMs)是智能热能管理和便携式热能领域的有力候选者。大多数相变材料都存在导热系数低、环境污染、熔点泄漏等问题,因此有必要将相变材料封装到支撑骨架材料中。事实上,支撑材料在应用中仍面临着一些重大挑战。首先,骨架材料应能抵抗相变材料在相变过程中的体积变化,即具有良好的结构稳定性。其次,还应具有较高的导热系数和较低的泄漏率。石墨烯气凝胶(GA)已被证明是提高相变材料形状稳定性的有效支撑骨架,但相变引起的泄漏和网络结构的脆性是制约其应用的关键问题。在此,我们提出了一种双脉冲电镀的强化策略,用于制备铜@石墨烯气凝胶(Cu@GA)作为相变储能骨架材料。这一结构设计中,石墨烯气凝胶上的石墨烯片层上均匀地镀上了铜层,且不同片之间被铜镀层所连接。这种铜增强石墨烯气凝胶网络结构赋予复合材料良好的导热性和坚固的骨架稳定性,有利于增强相变换热和抑制相变过程中的泄漏。此外,通过真空浸渍法将十八胺(ODA)封装在Cu@GA骨架中,获得了结构稳定性高、泄漏率低的复合相变材料(Cu@GA/ODA),保证了ODA在Cu@GA骨架材料中的均匀分散和填充。通过比较复合相变材料的重量变化,研究了不同骨架对复合相变材料泄漏率的影响。优化后的复合相变材料(CPCM)Cu@GA/ODA经20次储热、放热循环后,泄漏率降低至19.82% (w,质量分数),而GA/ODA和GOA/ODA为骨架的复合相变材料的泄漏率分别为80.31% (w)和72.99% (w)。为了探讨这种影响的原因,用扫描电子显微镜(SEM)观察了循环后骨架的形貌。铜/石墨烯气凝胶(Cu@GA)骨架材料没有明显的收缩或坍塌,仍可以保持完整的三维网络结构,而氧化石墨烯气凝胶(GOA)和石墨烯气凝胶(GA)的骨架材料三维结构不复存在,且在氧化石墨烯/石墨烯片能够观察到明显的裂隙。铜涂层可以提高骨架的微观结构稳定性,有利于提高结构稳定性,降低复合材料的泄漏率。同时,该研究为构建理想的金属增强石墨烯气凝胶复合骨架材料铺平了新的道路,该复合材料具有优异的综合性能,可用于未来的相变储能、多孔微波吸收和储能应用。     

高导热氮化硼/芳纶沉析复合薄膜的制备及性能

利用多巴胺(DA)的氧化自聚合特性, 对六方氮化硼(h-BN)进行表面修饰, 并以多巴胺改性后的氮化硼(h-BN@PDA)为导热填料, 对基体芳纶沉析纤维(AF)进行填充, 通过真空辅助抽滤法制备多巴胺改性氮化硼/芳纶沉析(h-BN@PDA/AF)复合薄膜, 并对其微观形貌、 表面官能团、 导热性能、 绝缘性能及力学性能进行研究. 结果表明, 聚多巴胺(PDA)包覆在h-BN表面, 并引入活性基团, 与AF纤维产生氢键, 改善了两者的界面结合, 显著提高了复合薄膜导热性能及绝缘性能. 当h-BN@PDA含量为70%时, h-BN@PDA/AF复合薄膜的导热系数为1.36 W/(m·K), 与纯芳纶沉析薄膜相比, 导热系数的增幅约为697.65%, 体积电阻率为5.96×10 ¹⁴ Ω·m, 拉伸模量高达287.19 MPa.     

Thermal-Conductivity-Enhancing Copper-Plated Expanded Graphite/Paraffin Composite for Highly Stable Phase-Change Materials

Paraffin (PA)/expanded graphite (EG) is an important composite phase change material with low cost, high heat storage, good thermal conductivity and cycling stability. Its thermal conductivity needs to be further improved for application in the thermal management system of power lithium-ion batteries. In this paper, copper plated expanded graphite (CPEG) with 3D porous structure was prepared by electroless copper plating method, which was used as thermal conductivity enhancing material to replace part of EG in PA/EG composite materials. For the optimized phase change material composed of 80 %PA-14 %EG-6 %CPEG, the copper content is very low (0.768 wt %), but its thermal conductivity can be significantly improved without loss of latent heat and thermal cycling stability. Its thermal conductivity is increased from 11 times to 16.5 times that of paraffin while compared with the copper-free composite material (80 %PA-20 %EG). The PA/EG/CPEG composite material exhibits good temperature control effect on power lithium-ion batteries.     

导热膨胀石墨/聚醚酰亚胺复合材料的制备与性能

利用膨胀石墨(EG)经高温处理后比表面积大的特点, 以膨胀石墨作为导热填料, 通过球磨和热模压方法制备了膨胀石墨/聚醚酰亚胺(PEI)导热复合材料, 并对其加工过程、 微观形貌、 热性能和导热性能进行了研究. 结果表明, 球磨处理可以打破膨胀石墨的“泡沫”状态并减少石墨纳米片间的间隙, 热压可以诱使和促进石墨纳米片沿着水平方向排列和取向, 从而显著提升了复合材料的平面内导热性能. 当膨胀石墨在复合材料中的质量分数为20%时, EG/PEI复合材料的面内导热系数为2.38 W?m^?1?K^?1. 与PEI相比, 复合材料导热系数的增幅约为12倍. 所制备的EG/PEI复合材料均具有良好的散热能力、 较好的热稳定性和较高的储能模量, 是一种综合性能优异的导热材料.     

Preparation and thermal properties of expanded graphite/paraffin/organic montmorillonite composite phase change material

Expanded graphite (EG)/paraffin/organic montmorillonite (OMMT) composite phase change material (PCM) was prepared by using melt intercalation method. The microstructure of EG/paraffin/OMMT is observed by scanning electron microscope (SEM). The thermal properties are investigated by differential scanning calorimetry (DSC). The mass loss of EG/paraffin/OMMT after 50 heating cycles was measured for investigating the influence of EG and OMMT on the thermal properties of paraffin. The results show that EG and OMMT have the ability of adsorption and shape-stability. The melting point EG/paraffin/OMMT is decreased slightly with an addition of paraffin and the latent heat of EG/paraffin/OMMT is determined by the mass ratio of paraffin. The heat transfer efficiency of EG/paraffin/OMMT is strengthened and the heating time is decreased to one-sixth of that of paraffin by addition of EG and OMMT. The thermal stability of EG/paraffin/OMMT is improved by addition of OMMT.     

Preparation and thermal properties of palmitic acid/expanded graphite/carbon fiber composite phase change materials for thermal energy storage

Using palmitic acid (PA), expanded graphite (EG), and carbon fiber (CF) as raw materials, PA/EG/CF composite phase change materials (CPCMs) with diverse CF contents were invented by melt blending approach. The effects of different ratios on thermal properties were studied by experimental characterization and testing. Scanning electron microscopy images displayed that PA was adsorbed in the pores of the EG surface, while CF was disorderly but uniformly embedded in the interior and surface of pores. The chemical stability and thermal decomposition stability of CPCM at low temperature were proved by Fourier transform infrared spectrometer and thermogravimetric analyzer results, respectively. According to the law of heat storage/release time and latent heat variation, the optimal ratio scheme was determined, and its heat storage/release time was 65% and 59% lower than pure PA, respectively. The form-stable materials were prepared by compression forming method, and thermal cycling experiment results demonstrated that the higher the content of CF, the stronger the inhibition of mass loss. Based on the experimental results, the PA/EG/CF CPCM has the advantages of stable phase transition, strong stability, and fast heat storage and release rate, so it has a marvelous application prospect in the field of low-temperature heat storage engineering.

     

Thermal properties of the graphite/n-docosane composite PCM

Graphite/n-docosane composite phase change materials (PCM) were prepared. 4, 10, and 16% graphite were added into n-docosane in order to study the effect of the amount of graphite to the thermal properties of the composite PCM. The structure of the composite PCM was characterized using scanning electron microscopy. The thermal properties of the composite PCM were determined using thermal constant analysis, heat storage/release curve, differential scanning calorimetry, and thermogravimetry analysis. The results revealed that the heat storage/release rate and the thermal conductivity increased with an increase in the amount of graphite, whereas the latent heat of the composite PCM decreased with the increase in the amount of graphite.