石蜡填充碳纳米管纳米胶囊相变材料的制备及表征

以石蜡和经硝酸处理过的碳纳米管(CNTs)为原料,苯为溶剂,采用真空渗透法制备了纳米胶囊相变材料,并通过透射电镜、红外光谱、差示热量(DSC)等测试方法对样品进行了表征。结果表明:石蜡成功填充到CNTs管内,且在CNTs管外基本没有残留的石蜡。石蜡填充CNTs的过程中,两者之间仅是物理结合,没有发生化学反应。由于CNTs的纳米受限空间作用,纳米胶囊相变材料的相变温度比纯石蜡降低了5℃,根据DSC测试得到相变潜热值,计算得到填充在CNTs中石蜡的质量分数为16.24%。此研究对于纳米胶囊相变材料在太阳能储存、微电子设备冷却和节能技术中的应用具有非常重要的意义。     

碳纳米管/油酸复合物制备的纳米流体导电与润湿性能

在碳纳米管(CNTs)的空腔中填充油酸(OA)以制备出CNTs/OA复合物,再以此复合物为添加剂制备一种纳米流体。对比研究了纳米流体的导电性能和润湿性能,考察了添加剂质量浓度、酸处理时间、测试温度、电润湿等条件对上述性能的影响。结果表明,OA被成功填充进CNTs内并形成复合物,填充率约20%,在填充过程中CNTs的端面也得到了化学修饰,CNTs的最佳酸化处理时间为8 h;与普通酸处理CNTs比,复合物在基液中具有更好的分散性和表面活性,能更好地提高纳米流体的导电性、润湿性,复合物的最佳浓度约为0.1%;电润湿条件下,随着电压的升高,复合物浓度高的纳米流体的润湿性能提升更明显,这可能是由于CNTs被OA填充后,其自身的电导率和电容得到提高,其所制备的纳米流体也具有更好的导电性和电容量特性。      

肿瘤热疗用CNTs/Fe_3O_4热种子复合材料的制备及表征

采用化学共沉淀结合水热处理的方法,控制一定的反应条件,制备了微波肿瘤靶向热治疗用碳纳米管/四氧化三铁(CNTs/Fe3O4)热种子材料,并对所得的复合材料进行了相应的检测。实验结果表明:Fe3O4纳米小粒子在CNTs的表面包覆均匀,具有普遍性CNTs/Fe3O4复合材料具有纯Fe3O4相似的超顺磁性,当CNTs的质量分数为10%时,其比饱和磁化强度为64.53emu/g,矫顽力为14.03Oe,可以实现CNTs在磁场中的定向;CNTs/Fe3O4复合材料在0～5GHz范围内具有较好的吸波性能,当CNTs的质量分数为4%时,CNTs/Fe3O4复合材料的吸收峰在2.2GHz附近,反射率达-19dB,频宽为1G左右。因此,CNTs/Fe3O4复合材料有望作为热种子材料用于肿瘤热疗。     

碳纳米管/丁苯橡胶复合材料的电学性能

采用喷雾干燥法可制备不同配比的碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）/粉末丁苯橡胶复合材料,观察CNTs在橡胶基体中的分散情况,检测复合材料的导电性能及介电性能,并进行了简要的理论分析。结果表明:CNTs在橡胶基体中获得了充分均匀的分散,有利于CNTs改性补强作用的发挥。与纯胶样品及填充炭黑（Carbon black,CB）样品相比, 填充CNTs样品在8~18GHz下具有较高的介电常数及低介电损耗。随着CNTs加入量的增加,CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料的电导率逐渐升高,当CNTs加入量为60phr（per hundred rubber）时,与纯胶样品及添加60phr CB样品相比,电导率提高近10个数量级;复合材料内部导电同时存在隧道导电机制和渗逾导电机制。采用喷雾干燥法制备的CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料,将是一种综合性能良好的新型纳米复合材料,有望在抗静电橡胶、电磁屏蔽及介电材料等领域获得应用。      

太阳能建筑用石蜡/CNTs相变乳液的制备及光-热性能研究

结合建筑结构在太阳能领域的蓄热控温特点,采用"两步法"制备出适用于太阳能蓄热的新型石蜡/CNTs相变乳液,通过纳米粒度电位仪和布鲁克旋转黏度仪分析了CNTs掺量对相变乳液技术性能的影响,确定最佳CNTs掺量;再采用差示扫描量热仪、导热系数测定仪、自制太阳光-热转换装置及紫外/可见/近红外分光光度计探究相变乳液的热物性能和光-热转换性能。结果表明,随着CNTs掺量的增大,相变液滴的粒径分布和运动黏度发生较为明显的变化,综合考虑相变乳液的稳定性及泵送性,推荐石蜡相变乳液中CNTs的最佳掺量控制为0.6%。由于石蜡具有较高的相变储热性能及CNTs具有较大的导热系数,掺加石蜡/CNTs能够显著增强相变乳液的导热性能和光-热转换能力,完全可用于建筑结构中以达到对太阳光辐射的蓄热与调温作用。     

碳纳米管/聚酰胺纳米复合材料的制备及其阻燃和热性能(英文)

首先通过壬二酸和双(对-羧苯基)苯基氧化膦直接缩聚反应得到半芳香聚酰胺(PA),采用溶液共混方法,以多壁碳纳米管(CNTs)增强PA得到新型纳米复合材料。通过TG-DSC和微尺度燃烧量热法探讨CNTs对复合材料的热性能和可燃性能的影响。当CNT添加量为5%时复合材料的失重率比纯PA提高5%,热分解温度提高70℃。与纯PA相比,复合材料的热释放速率降低,这表明CNTs能提高PA的阻燃性。     

EVA/TiO2纳米复合材料的制备与性能研究

采用一步法制备出EVA/TiO2纳米复合材料,利用FESEM、FTIR、SEM等测试手段表征纳米TiO2微粒在EVA基体中的分散性,并研究其力学性能及流变性能.结果表明,TiO2微粒以20～60 nm的粒径分散于EVA基体之中,并与EVA形成化学键合结构,断裂时脆性转变为韧性.当纳米TiO2填充量为5%时,拉伸强度提高22.6%,纳米TiO2填充量为1%时,断裂伸长率提高10.1%.本实验中制备的纳米复合熔体表观粘度低于纯EVA,熔点变化较少,有效改善了加工流动性.     

碳纳米管掺杂ZnO复合材料的乙醇气敏特性研究

采用简单的一步式水热法制备了颗粒状纳米ZnO,以纳米ZnO为基体材料通过球磨法进行碳纳米管(CNTs)掺杂制备CNTs-ZnO复合材料，研究了改变CNTs含量(1%、3%、5%)对ZnO传感器气敏性能的影响。结果表明：通过CNTs掺杂，ZnO传感器的灵敏度得到大幅度提高且工作温度呈现降低的趋势，其中3%-CNTs/ZnO复合材料在最佳工作温度360℃下对乙醇浓度为100×10^-6的响应值(S=R_a/R_g)为98.329,是纯纳米ZnO的2.5倍。优异的性能主要归因于CNTs的掺杂增加了CNTs-ZnO复合材料的比表面积，而且可以促进CNTs在ZnO界面形成p-n异质结。     

EVA/SiO2纳米复合材料的制备与性能研究

采用一步法制备出 EVA/SiO2 纳米复合材料,利用 FESEM、FTIR、SEM 等测试手段表征纳米SiO2 微粒在 EVA 基体中的分散性,并研究其力学性能及流变性能。结果表明 SiO2 微粒以 30~40nm 左右的粒径分散于EVA基体之中,并与 EVA形成化学键合结构,断裂时呈现脆韧双重断裂特征。当纳米SiO2 填充量为1%时,拉伸强度与断裂伸长率分别提高16.1%与11.7%,并以该含量处为转折点先提高后降低。纳米SiO2 微粒填充量在1%~3%范围内,复合熔体的表观粘度低于纯 EVA,熔点变化较少,加工流动性得到改善。     

基于复合相变散热的锂离子电池热管理实验研究

以纳米氮化硼(BN)为填料,制备不同质量分数的石蜡基纳米复合材料,对其进行热物性表征,并将该材料用于锂离子电池的热管理。实验结果发现,BN与石蜡之间为物理复合作用;复合材料的熔点和相变潜热随着BN含量增加均有所降低,复合材料导热系数发生转折的点对应于熔点;由于BN在石蜡中发生沉降,导致其含量为1%时复合材料热导率最大,为0.3386W/m·K。将1%的复合材料应用于锂离子电池的热管理,发现在3C和5C倍率放电条件下,电池表面最高温度较纯石蜡分别降低1.43℃和3.39℃,具有3.5%和7.6%的降温效果;最大温差分别降低0.24℃和0.35℃,比纯石蜡降低20%以上,电池表面温度更趋于均匀。因此复合相变材料在电池热管理上具有较好的应用前景。     

Preparation and Thermodynamic Properties of Camphene/Stearic Acid Composites as Phase-Change Materials in Buildings

In this study, a series of shape-stabilized phase-change materials (PCMs) of camphene/stearic acid (CS) were prepared and their thermal properties were measured by differential scanning calorimetry. The results indicated that the mixture consisting of 60 mass% camphene and 40 mass% stearic acid is the most favorable as a PCM, in terms of the phase-change temperature and latent heat. Thereafter, the CS was absorbed in fly ash, pyroclastic, barite, and marble powder, which acts as a supporting material, to prepare four kinds of composite-based PCMs. DSC, FT-IR, and scanning electron microscopy measurements were made to investigate the structures and properties of the PCMs. DSC results showed that the latent heats of melting and freezing of the composite PCMs were sharply decreased. Morphology and structural characterization revealed that, in form-stable PCMs, the dispersion of the supporting materials in the camphene/stearic acid matrix is homogeneous and there is no chemical interaction between the CS and composites. The composite PCMs showed excellent thermal stabilities and reliabilities, when their phase-change temperatures were concerned. These indicate that the prepared composite-based PCMs are suitable for thermal energy storage because of their applicable temperature range, thermal reliability, and chemical stability.     

Synthesis,characterization, thermal properties of a series of stearic acid esters as novel solid–liquid phase change materials

This paper deals with the synthesis, characterization, thermal properties and thermal reliability of a series of stearic acid esters as a novel solid–liquid phase change material (PCM) for thermal energy storage. The ester compounds were synthesized via the reaction of stearic acid with n-butyl alcohol, isopropyl alcohol and glycerol and characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and ¹H Nuclear Magnetic Resonance (¹H NMR) techniques. Thermal properties of the esters were measured by differential scanning calorimeter (DSC) method. DSC results indicated that the melting temperatures and latent heats of the synthesized PCMs are in the range of 23–63 °C and 121–149 J/g, respectively. The thermal cycling test including 1000 cycling was conducted to determine the thermal reliability of the synthesized PCMs. The thermal conductivities of the PCMs were also increased by adding 5 wt.% EG into the esters. Based on the results, it is concluded that the synthesized esters as novel PCM have significant energy storage potential due to their satisfactory thermal properties, good thermal reliability and thermal conductivities.     

PMMA基复合定形相变储热材料的制备与性能研究

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为支撑材料,石蜡(PA)、聚乙二醇(PEG 6000)和硬脂酸(SA)为相变材料(PCM),采用本体聚合法制备3种不同体系的复合定形相变储热材料,综合评价各复合体系的结构、热性能以及储/放热循环稳定性。结果表明:PMMA的交联网络结构使PCM在高于其熔化融温度时不发生泄漏;支撑材料与3种PCM均没有发生显著的化学反应;相同质量百分比的三类复合体系中,PMMA与PEG的界面相容性最好,SA/PMMA体系的储热能力最强,而PEG/PMMA体系的热稳定性最佳。     

PLLA/CNTs复合材料的非等温冷结晶

通过溶液共混法制备了聚乳酸/碳纳米管(PLA/CNTs)复合材料,并利用差示扫描量热分析(DSC)研究了CNTs的种类、长度、直径和质量分数对不同升温速度下PLA非等温冷结晶性能的影响,结果表明,PLA/CNTs复合材料的玻璃化转变温度(Tg)和结晶峰温度(Tc)都随升温速度降低而逐渐降低,而结晶度和熔融温度(Tm)则升高。添加质量分数为0.1%的多壁碳纳米管(MWNTs)即可有效促进PLA的异相成核,提高其结晶速度和结晶度,以10℃/min升温冷结晶时,当CNTs用量达1%时会阻碍PLA的非等温结晶过程,并导致PLA复合材料的Tg、Tm和结晶度降低。MWNTs对PLA非等温结晶的促进作用比SWNTs或DWNTs明显,而较短的MWNTs比长MWNTs的作用略为明显。     

纳米氧化铜/辛酸-肉豆蔻酸相变储能材料的制备及热物性

辛酸(OA)-肉豆蔻酸(MA)是一种极有发展潜力的相变材料,但是因过低的导热系数限制了其进一步大规模推广。通过添加纳米氧化铜(CuONP)改善其导热性,制备了一种融化温度在7~9℃的可用于空调蓄冷系统的新型相变储能材料。利用理论模型预测OA-MA二元共熔体系的融化温度与相变潜热,发现计算结果与实验不符。对比不同分散剂对CuONP的分散效果,发现白猫洗洁精分散效果最好。通过步冷试验、差示扫描量热法(DSC)、瞬态平面热源法(Hotdisk)及加速热循环实验,对比不同质量比CuONP对OA-MA在宏观热表现、融化温度、相变潜热、导热系数与热扩散率等方面的影响来研究纳米流体的传热传质机理,并提出了热扩散率与相变潜热的拟合曲线;根据材料300次与600次循环后的融化温度与相变潜热,发现该材料循环热稳定性较好。     

Multifunctional HDPE/CNTs/PW composite phase change materials with excellent thermal and electrical conductivities

The risk of leakage and low thermal conductivity severely hinder the wide application of phase change materials(PCMs).In this work,the high-density polyethylene/carbon nanotubes(HDPE/CNTs)porous scaffolds were successfully fabricated via a sacrificial template method followed by the general melt blending and water solvent etching.Subsequently,a series of paraffin wax HDPE/CNTs/PW composite PCMs were obtained combined with the simple vacuum impregnation method.The obtained HDPE/CNTs porous scaffolds can effectively avoid the leakage of PW,meanwhile,the thermal conductivity and electri-cal conductivity of HDPE/CNTs/PW-3:7 are increased by 2.94 times and 13 orders of magnitude compared with the HDPE/PW-3:7 respectively,also,it exhibits high phase change enthalpy(153.95 J/g for melting enthalpy and 152.82 J/g for crystallization enthalpy).From the above perspectives,the HDPE/CNTs/PW-3:7 has promising potential value in the application of light-to-thermal conversion,electro-to-thermal conversion and thermal energy storage.     

相变材料在夏热冬冷地区建筑围护结构中应用的性能研究

相变材料(Phase change material,PCM)在建筑围护结构中的应用是一种改善室内热环境和居住舒适度的有效方法。为探索相变材料在夏热冬冷地区应用的节能潜力,对比研究了不同相变材料应用方法的节能效果,以能源使用强度(Energy use intensity,EUI)评价不同应用方法的建筑性能,旨在找出最优的应用方法。所用的相变材料以高密度聚乙烯球封装,并嵌入在XPS保温板中,形成XPSPCM板。研究结果表明:在制冷季,将XPSPCM板安装在建筑物墙体内表面时的EUI比其装在建筑物墙体外表面时降低了0.27~0.66kWh/m2,采暖季的降低幅度为0.68~0.88kWh/m2。综合考虑全年工况时,当XPSPCM板安装至建筑物墙体靠近内表面时EUI值最小。以EUI雷达图对比XPSPCM板集中于建筑不同朝向的应用效果,结果显示对于熔点为25℃的相变材料,相变材料集中布置于西向外墙时时建筑能耗最低。     

脂肪酸相变材料导热系数测试及相变传热过程的数值模拟

相变材料在相变过程中由于材料本身状态的变化,其相变传热过程属于具有移动边界的非线性过程,针对相变材料相变传热过程中非线性传热特征,对月桂酸-癸酸混合脂肪酸相变材料的热性能进行了研究,利用差示扫描量热法(Differential Scanning Cal-orimetry)对相变材料的相变潜热和相变温度进行了测试,利用DRE-2C导热系数测定仪测试了不同摩尔比例脂肪酸相变材料以及相变材料在不同测试温度下的导热系数,通过将无机多孔材料硅藻土和脂肪酸相变材料混合制备了一种无机复合相变材料,并对其导热系数和蓄放热性能进行了测试,利用有限元法对相变材料的相变过程进行了数值模拟。研究表明,脂肪酸相变材料的导热系数和其相变温度呈反比关系,相变材料的相变温度越高,其导热系数越低。对于同一相变材料来说,相变材料的导热系数随着材料温度的升高而升高,硅藻土的掺入明显增加了相变材料的导热系数,复合相变材料蓄放热速率加快,改善了相变材料的传热性能。有限元模拟分析法可以较好地描述相变材料的传热过程,相变材料的导热性能需要强化以提高其蓄放热的速率和频率。     

添加纳米碳管对高密度聚乙烯力学行为和结晶过程的影响

利用熔融法制备了一系列具有不同纳米碳管含量的纳米碳管(Q盯)／高密度聚乙烯(HDPE)复合材料。对其拉伸性能的研究结果表明，添加质量分数分别为2％，5％和10％的纳米碳管使HDPE的拉伸模量分别提高了7．4％，27．0％和28．6％，屈服强度分别提高了3．3％，14．4％和18．5％，但是会降低HDPE的断裂强度和断裂伸长率。同时，对复合材料中HDPE结晶过程的研究表明，纳米碳管可以提高HDPE的开始结晶温度，降低结晶活化能，但是会使HDPE的结晶速率下降，结晶度降低。     

活性碳纳米管的制备及其结构的研究

采用KOH对催化裂解法制备的碳纳米管进行活化处理，以提高碳纳米管的比表面积，并调整孔结构。研究了活化温度和碱用量对活化碳纳米管的收率、比表面积、晶体结构、微观形貌和孔结构的影响。实验结果表明，通过KOH活化能有效地提高碳纳米管的比表面积，调整孔隙结构。随活化温度升高，活化碳纳米管的收率逐渐降低，比表面积和孔容则逐渐提高。通过活化，碳纳米管的内孔得到释放，有大量的微孔、中孔结构形成。增大碱用量时，收率降低，而比表面积和微孔孔容增加，在比值为7：1时比表面积达到最大值。通过研究发现，制备高比表面积碳纳米管的优化工艺条件为：KOH／CNTs的质量比为7：1，活化温度为900℃。此条件下所得碳纳米管的比表面积为360．1m^2／g，比未活化碳纳米管的比表面积(24．5m^2/g）提高了14倍。