纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料制备及热物性研究

本文分别制备了纳米石墨烯片质量分数为0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%的纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料,并通过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等实验对其形貌结构及热物性进行表征和研究.实验表明本文制备的纳米石墨烯-正十八烷复合相变材料具有很好的相变稳定性;当纳米石墨烯片的质量分数达到2%时,复合相变材料的导热系数相对于纯十八烷高出了89.4%.     

铝纳米颗粒的热物性及相变行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了纳米金属铝在粒径为0.8-3.2 nm 时的熔点、密度和声子热导率的变化, 研究了粒径为1.6 nm的铝纳米颗粒的密度、比热和声子热导率随温度的变化. 采用原子嵌入势较好地模拟了纳米金属铝的热物性及相变行为, 根据能量-温度曲线和比热容-温度曲线对铝纳米颗粒的相变温度进行了研究, 并利用表面能理论、尺寸效应理论对铝纳米颗粒熔点的变化进行了分析. 随着纳米粒径的不断增大, 铝纳米颗粒的熔点呈递增状态, 当粒径在2.2-3.2 nm时, 熔点的增幅减缓, 但仍处于递增趋势. 随着纳米粒径的增大, 铝纳米颗粒的密度呈单调递减, 热导率则呈线性单调递增, 且热导率的变化情况符合声子理论. 随着温度的升高, 粒径为1.6 nm的铝纳米颗粒的密度、热导率均减小. 该模拟从微观原子角度对纳米材料的热物性进行了研究, 对设计基于铝纳米颗粒的相变材料具有指导意义.     

低温纳米复合相变蓄冷材料热物性研究

低温相变蓄冷的关键是蓄冷材料的开发.本文针对啤酒工艺对冷源温度的要求,选择BaCl2共晶盐水溶液为相变蓄冷材料基液,在基液中添加粒径为20nm的TiO2纳米粒子,形成具有蓄冷功能的纳米复合材料.对其热物性如导热系数、相变潜热、相变温度、过冷度及粘度进行了实验测量和分析.结果表明,在TiO2纳米粒子的质量分数为1%的情况下,纳米复合蓄冷材料的导热系数比基液提高了11.28%,过冷度从3.97℃降为1.21℃,同时粘度增加了21.7%,相变潜热略有降低.     

纳米组装相变储热材料的热设计前沿

本文简单回顾了固液相变储热材料发展历程,重点针对纳米多孔定形相变材料,从材料层面的研发设计,到热物理层面的微观限域空间负载、结晶、导热机理,乃至围绕异相/异质匹配提出的显著提升相变蓄传热性能的强化手段进行了总结.同时,指出了目前受制于单一尺度孔径无法兼顾储释热的密度和速率的现状,并探讨在此基础上借助新型多级尺度孔径的骨架材料以突破瓶颈的可能.最后,系统梳理了与之伴随的一系列亟待解决的科学问题、机遇和挑战.     

纳米尺寸的ZnO晶体高压相变的拉曼散射研究(英文)

Weperformedthehigh-pressureRaman measurementofthethreenanosizedZnOcrystals. Wefoundthesmallerthesize,thehigherthe pressuretoinducethephasetransitionfrom w櫣rzitetorock-saltstructure. High-pressureRamanmeasurementsof nona-shapedZnOcrystalswerepreformed.The…     

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。     

复合相变材料应用于电子散热的热分析

基于显热容法,建立复合相变材料应用于电子散热的传热模型及相应的数值计算方法,利用Icepak软件进行数值计算,分析了温度场及流场分布。模拟结果与实验测量值相接近,其最大相对误差为8.8%,说明所采用的数值模型及相关简化处理正确。借助热分析方法可以真实地模拟系统的热状况,从而为电子设备的热设计和热管理提供依据。     

热蒸发法制备ZnO纳米棒阵列

氩气氛常压下，利用热蒸发法，在无催化剂、无ZnO预沉积层的硅衬底上制备了取向良好，排列整齐的ZnO纳米棒阵列．在距Zn源不同位置的Si衬底上得到了不同形貌的样品．硅衬底置于锌源正上方是得到取向一致的ZnO纳米阵列的一个关键性条件．用场发射扫描电子显微镜、X射线粉末衍射表征样品表面形貌、晶体结构．进一步研究了样品的生长机制和荧光性质．     

MEH-PPV/ZnO纳米晶无机有机复合电致发光器件的研究

以Ⅱ一Ⅵ族无机半导体ZnO纳米颗粒为电子传输层,MEH-PPV为空穴传输层兼发光层,得到的电致发光器件比单层MEH-PPV器件的发光亮度和效率都明显提高。器件结构为ITO／MEH-PPV／ZnO／Al的电致发光光谱同单层PPV器件的光谱出现了不同,在620nm处出现了一个小的发光峰,应该是ZnO的发光。另外,双层结构器件的启亮电压由单层器件的9V降到了4V左右。由I-V曲线及发光光谱可判断出发光区域应在MEH-PPV／ZnO界面处,并且复合区域可能随着电压的变化而变化。     

尺寸均匀的ZnO纳米颗粒的固相生长及性能

用Zn的酮酸肟化盐及该盐在NaCl和Li2CO3中的分解生长了ZnO纳米颗粒,观察了纳米颗粒的形态和尺寸分布,分析了纳米颗粒的结构和光谱特性,讨论了NaCl和Li2CO3的作用及生长温度对ZnO形态和尺寸的影响。在320℃下,纯的Zn酮酸肟化盐单独分解和在NaCl或NaCl和Li2CO3中分解都形成半径约7nm的球形颗粒,但在NaCl或NaCl和Li2CO3中分解形成的颗粒尺寸比较均匀,并且颗粒具有强的紫外光荧光;生长温度降低到300℃无ZnO形成,温度升高到450℃颗粒聚集长大,进一步升高温度,出现大尺寸的棒状结构,ZnO的尺寸和形态主要依赖于分解温度。     

稀磁ZnO纳米颗粒的生长和性能

利用Zn、Fe、Mn、Co的铜铁试剂盐为前驱体,胺为表面包裹剂,在200℃N2保护下生长了2%的过渡金属离子掺杂的ZnO稀磁纳米晶体,研究了纳米晶体的结构、形态、光学和磁学性能。所有ZnO纳米晶体均为近圆形的颗粒,晶体结构为六角纤锌矿结构,无其他氧化物相的析出,但过渡金属离子的掺入使纳米颗粒的尺寸增大。在掺杂纳米颗粒的吸收谱和发射谱中均可以观察到明显的激子吸收和发射峰,所有纳米颗粒在温度高于43K时只有顺磁性。     

Fabrication and Characterization of Polyethylene Nanocomposite Films Containing Zinc Oxide (ZnO) Nanoparticles Synthesized by a Cost-Effective and Safe Method

ZnO nanoparticles were synthesized through a cost-effective and safe method followed by fabrication and characterization of polyethylene/ZnO nanocomposite films and investigation of their properties. The morphology and size of the synthesized nanoparticles were evaluated by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). It was found that nanoparticles with a plate-like morphology with an average thickness of 50-70?nm were synthesized. The nanocomposites were characterized by using Fourier transform infrared analysis (FTIR) and ultraviolet–visible spectroscopy (UV-VIS). In addition, the effects of the amount of zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) on the mechanical properties of the films and particles and their antibacterial properties against a gram-negative bacterium (Escherichia coli) and gram-positive bacteria (Staphylococcus aureus) were investigated. In the case of nanoparticles, one more gram-positive bacterium (Staphylococcus aureus) was studied. The results demonstrated an inhibition of growth of all bacteria in a broth medium for both the nanoparticles and nanocomposites. The FE-SEM micrographs revealed that by increasing the nanofiller content an inferior quality of dispersion was obtained which was reflected in the lower tensile strength of the nanocomposites compared to the pure PE. It was demonstrated that the addition of poly ethylene graft maleic anhydride (PE-g-MA), as compatibiliser, improved the dispersion state of the nanoparticles and, consequently, the ultimate mechanical properties. In addition, it was shown that the fabricated nanocomposites exhibited considerable UV-shielding properties.     

Modeling the Effect of Thermophysical Properties on Pyrolysis of Intumescent Fire-retardant Materials

Thermophysical properties of intumescent fire-retardant (IFR) materials are important input parameters to simulate the pyrolysis process of IFR materials in fire scenarios. In this article, the effects of the thermophysical properties on pyrolysis of IFR materials are simulated based on a pyrolysis model of IFR materials. The selected thermophysical properties here are the specific heat capacity of the virgin material, thermal conductivity of the virgin material and char layer, heat of decomposition, density of virgin material, intumescent temperature, and surface emissivity of virgin material and char layer. Simulated mass loss rates (MLR) for the IFR materials at an incident heat flux of 50 kW/m² are investigated for the varied thermophysical parameter values. The results show that changes in these property values can affect the pyrolysis behavior of materials profoundly. Comparison with experimental results indicates that the simulations of MLR are in reasonably good agreement with the experiments.     

ZnO纳米颗粒中的表面态发射特性研究

研究了不同粒径ZnO纳米颗粒样品(17～300nm)的时间光谱,通过对各粒径样品时间积分光谱的谱带结构进行高斯拟合解迭,发现光子能量位于ZnO谱带低能侧的高斯拟合成份Xc3的荧光中心波长随粒径的减小而红移,同时发光带的寿命也随之缩短.基于ZnO谱带低能侧的高斯拟合峰发光带强烈依赖于ZnO样品粒径的谱带特性,提出了与ZnO禁带内的表面态能级有关,同时研究表明,表面态在尺寸降到一定程度的纳米体系中起着重要的作用.     

ZnO纳米颗粒受激发射的时间分辨特性

在飞秒脉冲激光激发下,观察到了均匀沉积法获得的ZnO纳米颗粒的受激辐射现象,并从频域和时域两方面研究了ZnO纳米多晶的室温激射特性。氧化锌纳米颗粒中出现激子-激子散射导致的激射阈值为7.2 GW·cm-2,激射模式类似于F-P谐振腔模式,时域谱则表现为寿命曲线中出现快速衰减成分。与荧光的时间衰减曲线不同,P带时间衰减具有对称结构,高斯拟合结果只有几个ps,接近条纹相机的时间分辨率极限。研究ZnO纳米颗粒的受激发射与激光特性对揭示ZnO晶体的内部结构和激子激发态的性质、激光产生的机理等有重要意义。     

High-frequency properties of oil-phase-synthesized ZnO nanoparticles

Monodispersive ZnO nanoparticles each with a hexagonal wurtzite structure are facilely prepared by the hightemperature organic phase method.The UV-visible absorption peak of ZnO nanoparticles presents an obvious blue-shift from 385 nm of bulk ZnO to 369 nm.Both the real part and the image part of the complex permittivity of ZnO nanoparticles from 0.1 GHz to 10 GHz linearly decrease without obvious resonance peak appearing.The real parts of intrinsic permittivity of ZnO nanoparticles are about 5.7 and 5.0 at 0.1 GHz and 10 GHz respectively,and show an obvious size-dependent behavior.The dielectric loss angle tangent(tan 5) of ZnO nanoparticles with a different weight ratio shows a different decreasing law with the increase of frequency.     

低能量光子激发下纳米ZnO的超快时间分辨光谱特性

室温下获得了均匀沉积法制备的纳米ZnO颗粒在低能量2.33 eV光子(532 mm)的准连续皮秒脉冲激发下的频谱范围从550～1 000 mm的时间分辨光谱和时间积分光谱.随着样品粒径的增加,发光带谱带峰值出现规律性的红移.通过高斯拟合对光谱结构解迭发现,这种规律性的红移是由于低能端区域的高斯组分的相对比例增加所致.时间分辨光谱中超快发射的荧光衰减寿命(皮秒量级)也出现随着样品粒径的增大而相应变长.源于材料尺寸、纳米颗粒大的比表面积所引起的表面能级可以较好的解释此范围的超快发射特性.