硬脂酸/插层高岭石复合相变材料的制备和热性能研究

高岭石(K)是一种常见的黏土矿物,具有低成本、阻燃、多层结构等固有优点。本文采用真空浸渍法将硬脂酸(SA)吸附到插层高岭石(IKL)和二甲基亚砜(DMSO)复合物的孔隙中来制备用于储热的复合相变材料。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析仪(BET)表征了复合材料的热性能、结构和主要组分。由于插层复合物形成后高岭石层间距增大,对SA的吸附率达到32.3%,熔化和凝固潜热值分别为43.36 J/g和43.16 J/g,熔化和凝固温度分别为51.9℃和51.7℃。此外,该复合相变材料具有较好的热稳定性。由于SA/IKL复合相变材料具有高吸附量、高潜热、良好的热稳定和低成本等优点,因此,其在实际的应用中具有潜在的价值。     

多孔碳球/SiC纳米纤维/十八醇复合相变材料定型封装及其热性能研究

以SiC纳米纤维为传热介质,在其表面采用原位生长的方法,均匀负载了多孔碳材料,从而制备了多孔碳球/SiC纳米纤维载体材料.然后以十八醇为相变芯材,通过物理吸附法制备了多孔碳球/SiC纳米纤维/十八醇复合相变材料,研究了不同相变芯材负载量的复合相变材料的储热性能与稳定性能.DSC检测表明,负载40wt;十八醇的复合相变材料的熔点和凝固点分别为58.16℃和52.25℃,熔化潜热为101.42 J/g;负载50wt;十八醇的复合相变材料的熔点和凝固点分别为58.01℃和51.93℃,熔化潜热为115.47 J/g.与十八醇相比,负载40wt;十八醇的复合相变材料的导热率提高了71;;负载50 wt;十八醇的复合相变材料的导热率提高了62;.该复合相变材料在循环使用300次后,其导热率基本保持相同,具有稳定性高;相变芯材封装安全性好,相变潜热大,具有非常优异的应用性能.     

物理法制备芒硝基复合相变材料及其性能研究

以芒硝(Na2SO4· 10H2O)为主相变材料,采用物理共混法,筛选出合适添加辅助材料组成多元混盐体系,制备出相变温度在25℃左右的Na2SO4· 10H2O基复合相变材料,研究了原料配比对相变材料相变温度和相变潜热的影响.通过热重分析、T-history曲线、差示扫描量热法等表征了制备的芒硝基相变储能材料性质.结果表明:二元相变材料相变温度随着Na2CO3·10H2O增加而先降低后增大;相变材料相变潜热密度基本不变.三元相变材料相变温度随着NaCl、KCl、NH4Cl量增加相变温度降低;相变材料相变潜热密度相比于二元体系有所减小,且在一定范围内随着成核剂硼砂含量的增加该体系相变潜热密度基本保持不变,过冷度有明显下降.当Na2SO4· 10H2O量为86.4;、Na2CO3 · 10H2O量为9.6;、NaCl量为4;,对该配方改性添加3;的硼砂和0.1;的羧甲基纤维素钠时,此相变材料的相变温度为24.6℃,过冷度为0.3℃,相变潜热密度为179.6 J/g.     

纳米粉体对Na2SO4·10H2O过冷及相分层现象的影响

采用物理和化学分散相结合的方法分别制备了Cu-Na2SO4·10H2O,Al-Na2SO4·10H2O及C-Na2SO4·10H2O纳米复合相变储能材料,探讨纳米Cu粉,纳米Al粉及纳米C粉对Na2 SO4·10H2O过冷及相分层的影响,并对CNa2 SO4·10H2O复合相变储能材料的导热系数,热扩散系数,比热,相变潜热及形貌进行分析.结果表明:纳米材料的添加使得Na2 SO4·10H2O的过冷显著降低,分别为1.8℃,2.1℃,1.2℃;纳米Cu粉及纳米Al粉复合相变储能材料相变循环后失效,而纳米C粉复合相变储能材料无明显相分层现象;随着纳米C含量的增加,复合相变储能材料导热系数增高,热扩散系数增高,比热降低,复合相变储能材料在融化和结晶状态下,导热系数都随着温度升高而增大;相变循环50次后的4; C-Na2SO4·10H2O复合材料相变潜热值为188.3 J/g.     

Na2SO4·10H2O基复合相变储能材料对金属封装材料腐蚀性研究

采用失重法,并对腐蚀产物的物质组成和显微结构进行X射线衍射和扫描电镜分析,对十水硫酸钠基复合相变储能材料相变循环对不锈钢、铝合金、纯铜和黄铜等金属封装材料的腐蚀动力学特性进行了研究.结果表明:金属封装材料的耐腐蚀性为不锈钢最佳,紫铜的耐腐蚀性最差,其顺序为:不锈钢304＞不锈钢201＞铝合金1060＞铝合金5052＞铝合金6061＞铝合金7075＞黄铜＞紫铜,纯铜的腐蚀主要以点蚀形式存在,蚀孔表面有Cu2O膜的存在,Cl-的存在与氧竞争吸附,加速腐蚀;黄铜也存在点蚀,同时黄铜与相变材料反应,生成物质粘附在黄铜表面.铝合金腐蚀以点蚀形式存在,腐蚀产物呈开裂状附着于基体表面.铜及合金和铝合金不适合做芒硝基复合相变储能材料的封装材料,不锈钢201和304呈现良好的耐腐蚀状态,适宜作为芒硝基复合相变储能材料的金属封装材料.     

无机盐／微结构陶瓷基复合储能材料的制备工艺和热物理性能

本文讨论了微结构陶瓷/无机盐复合储能材料的制备工艺及其对热物理性能和组织结构的影响.将NaNO2-NaNO3,Na2SO4,Na-BaCO3等无机盐嵌入多孔陶瓷体内的微米级多孔网络中,从而形成显热和潜热复合储能的新型储能材料.这种材料不仅蓄热量大,可以定形且可与流体直接接触换热.文章介绍了混合烧结和熔盐自浸渗两种制备工艺,详细分析了各制备工艺对微结构陶瓷/无机盐复合储能材料性能的影响.对材料进行了TW、DSC热分析和XRD、SEM显微结构分析,得出不同制备工艺下材料的热物理性能,其最大值可达:相变潜热92.67 J/g,比热1.54 J/g·℃,蓄热密度240 J/g(△T=100℃).     

二维石墨烯片增强芒硝基复合相变材料导热性研究

探究了二维石墨烯片(GNPs)对复合相变材料导热性的影响,以芒硝基复合相变材料(SCNa)为原料,制备出石墨烯片增强芒硝基复合相变材料(SCNaG).探讨了GNPs添加量对SCNa相变材料导热率的影响,并对其过冷机理进行了讨论.结果表明:复合相变材料导热系数随着GNPs添加量呈线性增加,当GNPs=0wt;时,相变材料导热系数为0.854 W/(m·K);当GNPs=3wt;时,相变材料导热系数为1.405 W/(m·K);随着GNPs添加量的增大相变材料过冷度先减小后增大,当GNPs=0.5wt;时,过冷度低于纯SCNa相变材料,为2.5℃C,当GNPs=3wt;时,过冷度增大至10.9℃.GNPs的添加量对相变材料相变温度影响不大,相变潜热略有减小.     

γ-氨基丁酸晶体成核动力学、晶体生长及热力学性质研究

本文研究了γ-氨基丁酸的热力学及成核动力学性质.对γ-氨酪酸晶体的热力学性质进行研究,γ-氨基丁酸的差示扫描量热研究表明:γ-氨基丁酸的熔点为190.6 ℃,熔化焓为-343.4 J/g.测定了不同温度下γ-氨基丁酸在水中的溶解度及不同过饱和度下的诱导期.结果表明:γ-氨基丁酸的诱导期随着过饱和度的增加而降低.通过经典成核理论计算了固-液表面张力、成核自由能和临界成核半径.     

K2Al2B2O7晶体的热学性质研究

K2Al2B2O7(KABO)晶体是近年发现的一种有应用前景的深紫外非线性光学晶体,也是目前唯一一种可以生长出大尺寸单晶的BO3基团非线性光学晶体.KABO有可能用于固态激光器的266nm及193nm高功率输出.本文对该晶体的物理化学性质及热学性质进行了研究,KABO晶体不潮解,不溶于水、酒精等溶剂,可溶于盐酸,硝酸和磷酸等强酸;测得莫氏硬度为5.5～6.5,用浮力法测得其密度为2.47g/cm3;用差热分析(DTA)方法测量其熔点为1109.7℃.用热重分析(TGA)方法结合分解产物的粉末X射线衍射(XRD)分析,确定KABO在900℃以上开始分解,分解产物主要为KAl11O17和K2Al24O37;用热机械分析仪测量了其热膨胀系数,沿物理学轴X、Y、Z方向分别为8.4×10-6/K、7.7×10-6/K、1.65×10-5/K.在室温至300℃温度范围内测量了KABO晶体的比热变化,比热随温度的升高线性增大.在47.6℃和294.6℃时比热分别为1.0084J/g℃与1.39J/g℃.     

钾明矾基低共熔相变储热材料的制备与研究

以钾明矾(KAl(SO4)2·12H2O)为基元,分别加入不同质量比例的七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)和芒硝(NaSO4·10H2O)混合均匀后加热融化,研究制备出的低共熔材料的相变温度、潜热释放平台及过冷和相分离变化情况.结果表明,七水硫酸镁和钾明矾在任意比例下的混合都能制得低共熔相变储热材料,共晶点在质量比5∶5附近,相变温度41.19℃,持续放热时间长,过冷度1.15℃,无相分离现象出现;而以芒硝与钾明矾混合制备低共熔相变储热材料,共晶点在质量比2∶8附近,相变温度50.10℃,过冷度1.2℃且无相分离现象出现.这两种处于共晶点成分(附近)的低共熔相变储热材料都是很有潜力的低温相变储热材料.