化学法和共混法制备的PEG/CDA相变材料的性能比较——微相结构与储热性能的关系

分别采用化学键联和物理共混的改性方法制备了两种相变材料 ,并用偏光显微镜和透射电镜分别对它们进行观察 ,讨论两者的微相结构差异和结构随温度的变化 ,同时研究了微相结构与储热性能的关系。结果表明 :采用化学键联法制得的相变材料具有更小、更稳定的微相区 ,并且是通过固—固相变来储能和释能的 ;而采用物理共混法制得的相变材料 ,仅仅是两种原料聚乙二醇和二醋酸纤维素的简单混合 ,实际上发生的仍为固—液相变     

化学法和共混法制备的PEG／CDA相变材料的性能比较：储热性能？…

通过IR、DSC和X-ray研究了用化学键联法和溶液共混法制备的聚乙二醇/二醋酸纤维素(PEG/CDA)型相变材料的相变热焓、相变温度和结晶度等物性,探索了两种材料的链结构与储热性能的关系.结果表明,对相同PEG含量的共混材料和化学改性材料而言,共混物的相变焓要大于化学改性材料的相变焓;但化学改性物是一种固固相变材料,而共混物不具有固固相变特性,只是一种形状稳定的固液相变材料.     

PEG/PVA高分子固-固相变储能材料的制备

以聚乙二醇(PEG)为相变物质、聚乙烯醇(PVC)为骨架材料,通过接枝共聚法和偶联共混法分别制备了PEG/PVA高分子固-固相变材料.采用红外光谱法和差示扫描量热法研究了PEG/PVA相变材料的结构和相变行为.结果表明,共混体系和共聚体系均具有可逆的固-固相转变特性;共混体系最大相变焓为102.6 kJ/g, 共聚体系相变焓为82.5 kJ/g; 2种体系相变温度适中,可以满足低温相变要求,是一种具有较大使用价值和发展前途的高分子固-固相变储能材料.     

化学法和共混法制备的PEG/CDA相变材料的性能比较——储热性能与链结构的关系

通过IR、DSC和X -ray研究了用化学键联法和溶液共混法制备的聚乙二醇 /二醋酸纤维素 (PEG/CDA)型相变材料的相变热焓、相变温度和结晶度等物性 ,探索了两种材料的链结构与储热性能的关系。结果表明 ,对相同PEG含量的共混材料和化学改性材料而言 ,共混物的相变焓要大于化学改性材料的相变焓 ;但化学改性物是一种固固相变材料 ,而共混物不具有固固相变特性 ,只是一种形状稳定的固液相变材料     

高分子固-固相变材料的热性能

以活性炭颗粒(ACG)为吸附增强材料,高密度聚乙烯(HDPE)、聚乙二醇(PEG)为相变材料,采用物理共混法制备两种高分子固-固相变材料。利用差示扫描量热仪、导热系数测定仪、高温综合热分析仪对所得相变材料的热性能进行了研究。结果表明:入活性炭颗粒,可提高材料的导热系数和热稳定性。     

有机固-固相变储能材料的研究进展

对近年来国内外兴起的有机固-固相变储能材料进行了综述,根据改性方法的不同有机固-固相变储能材料被分为两大类即物理共混类复合相变储能材料和化学改性类复合相变储能材料,分别对两种相变材料的性能、储能机理、优缺点等方面进行了阐述比较,并对其应用和发展前景进行了探讨与展望。     

可生物降解PEG/PBS高分子相变储能材料的制备

以聚乙二醇(PEG)为相变物质,可生物降解脂肪族聚酯——聚丁二酸丁二酯(PBS)为骨架支撑材料,通过接枝共聚法和偶联共混法制备了PEG/PBS高分子固-固相变材料.采用红外光谱和差示扫描量热法研究了相变材料的结构和相变行为;利用偏光显微镜(PLM)观察了相变材料的结晶形态.结果表明:接枝共聚法和偶联共混法制备的相变储能材料均具有可逆的相转变特性.两种相变材料中,相变物质PEG的结晶相转变焓分别为83.9,103.2 kJ/g,结晶峰值温度分别为21.4,23.9℃;此外,在等温结晶过程中,可观察到采用两种方法制备的PEG/PBS相变材料中存在尺寸大小不均匀的混合球晶形态;同均聚物相比,球晶尺寸均变小,PBS的环带球晶形貌消失.     

PEG/活性炭颗粒相变材料的制备及其性能

以活性炭颗粒(ACG)为吸附增强材料、聚乙二醇(PEG)为相变材料,采用物理共混法制备了PEG/ACG固-固相变材料.用扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、高温综合热分析仪对相变材料进行了表征.结果表明,当ACG质量分数高于15%时,相变材料宏观上表现为固-固相变;加入ACG,可提高材料的热稳定性.     

石蜡/活性炭相变材料的制备及其性能研究

以活性炭（AC）为吸附增强材料,石蜡为相变材料,采用物理共混法制备了一种固-固相变材料。利用差示扫描量热仪、导热系数测定仪、高温综合热分析仪对所得相变材料进行了表征。结果表明,当活性炭质量百分含量不低于15%时,所得复合物宏观上表现为固-固相变;加入活性炭颗粒,可提高材料的导热系数和热稳定性。     

定形相变材料研究现状

根据相变机理将定形相变材料分为固-固相变材料(SSPCM)和形状稳定相变材料(FSPCM)两大类,进而按材料组成将SSPCM分作有机和无机两类,按载体材料不同将形状稳定相变材料分作聚合物FSPCM和多孔材料FSPCM两类,并分别介绍了各类定型相变材料所包含的物质种类、性能特点,叙述了各类材料的研究现状。总结了定形相变材料的制备方法,包括物理吸附法、熔融共混法、微胶囊化及压制烧结法4种。指出定形相变材料的应用领域,以及在定形相变材料研究和应用中存在的问题。     

硬脂酸/活化凹凸棒石复合相变储热材料的制备与表征

以热活化的甘肃临泽凹凸棒石为基体,采用热熔法和浸渍法制备了硬脂酸/活化凹凸棒石复合相变储热材料。利用红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法表征了复合材料的结构,采用示差量热扫描仪(DSC)和储放热实验考察了复合材料的储/放性能和稳定性。结果表明采用热熔法和溶液浸渍法制备的材料具有相同的结构,硬脂酸按38.5%的负载率以物理作用吸附于活化凹凸棒石表面,其相应的相变焓分别为68.44 J/g和69.06 J/g。稳定性实验表明2种材料均具有良好的化学稳定性,但热稳定性存在差异,热熔法制备的复合材料的热稳定性优于浸渍法制备的复合材料。     

铜纳米粒子导热增强固-液相变储能材料的性能

使用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚乙二醇（PEG）作为钝化剂对铜纳米颗粒进行原位包覆制备了PVP/PEG/Cu复合纳米粒子（CuNP），将其作为导热增强剂引入到PEG中制备了CuNP/PEG固-液相变储能材料（PCMs），并通过FTIR、XRD、DSC以及TGA等表征了CuNP/PEG固-液PCMs的结构及热性能。利用纳米粒子表面的PVP与PEG之间的氢键和空间位阻效应，以及PVP对铜核的保护作用，赋予了铜纳米粒子在PCMs中优异的分散稳定性。结果表明，CuNP的引入能够显著提高复合相变储能材料的导热能力，并能够作为晶核加速材料的结晶行为。当纳米粒子的质量分数为5%时，CuNP/PEG固-液PCMs的相变焓值为157.0 J/g，体系的储热速率、放热速率和结晶速率与纯PEG相比分别提高了34.09%、31.45%和53.33%。     

Phase change material with flexible crosslinking for thermal energy storage

The utilization of renewable energy through phase change materials (PCMs) is particularly attractive for the realization of sustainable society. Herein, a flexible but reliable solid–solid PCM was successfully synthesized by the integration of quadruple H-bonding crosslinks with polyethylene glycol (PEG)-based polyurethanes. The strong quadruple H-bonding from the dimerization of 2-ureido-4 [1H]-pyrimidinone (UPy) units could act as dynamic cross-links to maintain shape stability. PEG chains in flexible polymer network serve as phase change ingredients, affording thermal energy storage capacity. The physical crosslink density and phase change enthalpy can be adjusted. In contrast to chemical crosslinks, the physical crosslinks of UPy provide reprocessability of the prepared PCMs and show little hindrance on the crystallization of PEG chains. The chemical structure, phase transformation, crystallization, and thermal properties of prepared PCMs were characterized by fourier transform infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction, polarizing microscope, and thermogravimetric analysis. DSC analysis shows that the prepared PCM can store 101.9 J g⁻¹ when PCMs undergo phase change process. Moreover, the accelerated thermal cycling test and leakage test are also conducted to illustrate the thermal reliability and shape-stable properties. These PCMs that possess high phase change enthalpy and outstanding reprocessability are alternative for solar energy collection and waste heat recovery. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48497.     

金属有机骨架基复合相变储热材料研究进展

固-液相变材料的品种多且潜热大,是潜热储热技术的重要工作介质。因其存在的液相泄漏问题,现阶段常将此类相变材料与多孔载体复合以提升相变材料的应用性能及使用寿命。金属有机骨架（MOFs）是一种新型多孔材料,具有高比表面积、高孔隙率以及孔径和表面性质可调控等优势,将其用作相变材料的载体具有潜在的发展前景。本文对MOF基复合相变材料的研究进行了全面综述,详细介绍了以MOFs为载体、以MOFs衍生多孔碳为载体和以MOFs原位生长于高导热基体所得复合材料为载体而制得的多种复合相变材料。MOFs的微孔结构所产生的强毛细管力对固-液相变材料有很强的固定作用;制备较大孔径的MOFs或者对MOFs进行修饰以调节MOF与相变材料间的相互作用,都有利于提高相变材料的负载率,从而提升复合相变材料的潜热;对MOFs进行高温碳化处理得到MOFs衍生多孔碳能有效解决MOFs孔径过小的问题,并能通过对其进行氮掺杂或磷掺杂来增强载体与相变材料间的氢键作用,从而获得具有高负载率和相变潜热的复合相变材料;为了增强MOF基复合相变材料的导热性能,先将MOFs原位合成在高导热基体上以利用高导热基体提供连续的传热网络,可以有效提升复合相变材料的导热系数。将原位生长在高导热基体上的MOFs进行高温碳化处理可以得到MOFs衍生多孔碳与高导热基体的复合材料,将其作为载体可以进一步增强复合相变材料的导热性能。文中最后指出,今后对于MOF基复合相变储热材料所用MOFs和相变材料的种类、MOFs与相变材料间相互作用对储热性能的影响、MOFs与相变材料复合后的稳定性等方面还需进一步探索,将MOFs的催化、检测等功能与相变材料的储热控温功能相结合制备多功能材料也是未来的发展方向之一。     

组合相变材料强化固液相变传热可视化实验

采用高清相机和红外热像技术，对组合相变材料融化-凝固循环过程与传热特性开展了可视化实验研究。以填充三种石蜡的相变蓄热腔体为研究对象，追踪了腔体内固液相界面的动态演化过程和温度分布的变化规律。在此基础上，考察了相变材料布置顺序对蓄热腔体热性能的影响，分析了组合相变材料蓄热腔体的相变行为及强化传热特性。结果表明，相变温度较高的相变材料应靠近加热壁面布置；组合相变材料蓄热腔体存在多个固液相界面现象，不同相变材料可同时融化/凝固；与单一相变材料相比，组合相变材料的应用改善了蓄热腔体各单元相变速率的均匀性，提高了平均相变速率；组合相变材料虽然降低了蓄热腔体的显热蓄热量，但减小了温度变化速率，增强了系统的稳定性，并显著增加了潜热蓄热量，有效提高了相变蓄热腔体的总蓄热量。     

Preparation and properties of novel ceramic composites based on microencapsulated phase change materials (MEPCMs) with high thermal stability

Ceramic composites are widely used in medium/high temperature thermal energy storage (TES) and catalysis. Due to the high latent heat of phase change materials (PCMs), it is an effective method to improve the TES capacity by combining PCMs with ceramic materials. However, PCMs are easy to leak after being heated, so they need to be microencapsulated. Furthermore, for porous ceramic catalytic composites, the leakage of PCMs will block the pores, which seriously hinders their application. In this paper, a novel microencapsulated phase change material (MEPCM) with thermal expansion void was prepared using “double-layer coating, sacrificing inner layer” method. Based on that, two kinds of ceramic composites have been prepared. One is a TES material which composed of alumina, glass frit (GF) and MEPCMs. Thermal analysis results showed that the composite can still maintain stable heat storage performance after 200 melting-solidification cycles with little latent heat loss. Another is a multifunctional porous composite phase change material (CPCM) by loading Ce and Mn as catalyst via solution combustion synthesis (SCS) method, which can be used in low temperature SCR catalysis and other catalytic fields (100–300 °C). Based on MEPCMs with thermal expansion void, the two ceramic composites show great potential in energy storage and catalysis.     

相变热界面材料导热增强及定形改善的研究进展

将相变时伴随潜热的相变材料（phase change material, PCM）特别是潜热值较大的固-液PCM引入热界面材料（TIM）领域,有望获得兼具储热和导热双功能的新型热界面材料——相变热界面材料（phase change thermal interface material, PCTIM）。然而,鉴于固-液相变材料的热导率普遍较低且存在液相流动泄漏问题,使得增强热传导并同时提升固-液相变材料的定形性成为研制高性能相变热界面材料（PCTIM）的关键。本文系统评述了国内外研究者在提升相变热界面材料热导率以及改善其定形性方面的策略及其研究进展。文中指出,目前强化PCTIM导热的手段主要有添加高导热填料、促使填料有序结构化以及使用低熔点金属等。在改善定形性方面,已运用的策略主要包括使用柔性载体负载固-液PCM以在保证一定柔性的基础上克服其液相泄漏问题,使用固-固PCM来取代固-液PCM来彻底避免液相泄漏问题的出现,以及将固-液PCM封装在微米级或纳米级胶囊内,旨在牺牲借助液相PCM增加柔性的功能,而且通过提高PCTIM的潜热值来提升其抗热流冲击性能。文章指出,当前已研制的PCTIM热导率还较低,储热和导热这两个特性对其散热性能的协同影响机制缺乏深入了解。今后,需要探索研制高性能PCTIM的新策略,以期获得定形性好、热导率高、界面热阻小且潜热值大的PCTIM,从而满足5G通信等高热流密度芯片的散热需求。