纳米技术在相变储热领域的应用

将纳米技术,尤其是纳米材料制备技术应用于相变储热领域,可以得到纳米胶囊相变材料、纳米复合相变材料以及纳米高温相变材料。纳米级相变材料的开发将拓宽相变储热技术的应用领域。本文综述了纳米胶囊相变材料、纳米复合相变材料和纳米高温相变材料的研究进展,介绍了纳米相变材料的应用。     

氟化锶纳米板的高压相变行为研究

利用原位高压同步辐射X-ray衍射方法对合成的氟化锶纳米板进行高压结构相变研究,发现纳米板在6. 3 GPa和27. 7 GPa发生由立方相到正交相再到六角相的两次结构相变,卸至常压后相变是可逆的.拟合后得到立方相和正交相结构体弹模量分别为85(3) GPa和77(3) GPa.氟化锶纳米板在高压下表现出与体材料相同的相变行为和压缩特性其原因是制备的纳米板存在较多的缺陷,其缺陷的影响与氟化锶体材料中缺陷的影响相同,压力下缺陷处应力较大,导致相变发生.     

GaAs纳米晶体压致相变的尺寸模型

基于晶体相变压力和结合能的关系,提出了一种简单的热力学模型计算尺寸依赖的纳米晶体压致相变压力.根据该模型研究了GaAs纳米晶体压致相变的尺寸效应,结果表明GaAs纳米晶体稳定性的下降导致其相变压力随尺度的减小而降低.当尺寸进一步减小时,纳米晶体的相变压力随着尺寸减小急剧降低,显示了强烈的尺寸效应.该模型计算结果与分子动力学模拟结果显示了较好的一致性.     

相变材料在建筑结构中的应用

相变蓄能在采暖空调中的应用已成为建筑领域的研究热点。本文具体研究内容包括:相变材料在被动式建筑中蓄存夜间冷量对室温的影响;相变材料在主动式建筑夏季空调运行时的效果分析,论述相变材料的可应用性。     

基于多尺度方法的单晶硅纳米切削

通过在关键区域采用分子动力学(原子)描述、在远场弹性变形区域采用有限元(连续介质力学)描述建立了单晶硅纳米切削的多尺度模型。在边界区域,分子动力学和有限元互为彼此提供边界条件从而实现分子动力学区域和有限元区域的耦合。利用多尺度模型研究了单晶硅的纳米切削过程,结果表明纳米切削中工件以推挤的方式在刀具前方形成切屑。纳米切削中工件的原子键长分布、不同配位数的原子数变化和工件MD区域的原子构型的研究表明,纳米切削中发生了4配位的金刚石立方α-Si向6配位的β-Si结构的转变,即相变是纳米切削中硅的主要变形机制。该研究实现了单晶硅纳米切削的多尺度建模,为进一步探索纳米切削的微观机理提供了一种有效手段。     

相变材料对砂浆热效应的影响

研究了相变材料状态、掺量对砂浆热效应的影响；系统研究了有机相变材料（某多元醇）嵌入到导热系数较高的二氧化硅纳米层空间内，制备有机-无机纳米复合相变蓄热材料的工艺条件及其效果．结果表明：相变材料直接掺人砂浆中掺量达1％～3％（占砂浆胶凝材料质量分数），具有明显的蓄热降温效应，但在50℃环境下耐久性明显下降；复合相变材料较纯相变材料相变潜热提高1．66倍，50℃环境下耐久性明显提高．     

NiTi合金双程形状记忆“训练”机理的研究

本文通过对未经训练和已经充分训练的量Ni—49.7 at%Ti合金在相变过程中电阻,内耗,模量以及相变应变的原位测量和对比,证实了该合金经充分训练可由I/C(无公度/公度)转变提供完全可逆的双程形状记忆效应.研究了该合金在双程形状记忆训练过程电阻及相变阻力的变化.结果表明,双程形状记忆效应的训练过程,实际上就是在温度及应力的复合作用下,I/C相变逐渐被诱导、总的相变阻力下降并趋于稳定的过程.在训练过程中,高相变阻力的过程逐渐被抑止,而低相变阻力的过程逐渐发展并成为主要过程;因此使相变过程变得完全可逆,正反相变均按阻力最小的惯习面进行,试样即具有双程形状记忆效应.     

基于分形的多孔介质复合相变材料的储热特性

本文利用膨胀石墨和纳米颗粒来强化相变储热系统的传热性能。在膨胀石墨基体中填充含纳米颗粒的相变材料,用焓-孔隙度法模拟材料的相变过程。针对不规则的膨胀石墨孔隙结构,用三维W-M分形函数修正膨胀石墨孔隙率波动,以研究不同的孔隙率和有效导热系数比对固态显热蓄热阶段相变材料熔融速率的影响。在液态显热蓄热阶段时探讨膨胀石墨孔隙率以及纳米颗粒体积分数对相变储热系统中对流传热的影响。研究结果表明,分形分布的孔隙结构能有效地抑制纳米颗粒的自由运动从而降低了纳米颗粒的局部团聚的可能性,所以利用三维W-M分形函数修正的膨胀石墨比采用平均孔隙率能更好地模拟相变材料的熔融速率。在固态显热蓄热阶段,膨胀石墨孔隙率为0.8的相变材料熔融速率比孔隙率为0.85和0.9显著增加,另外,膨胀石墨与纳米颗粒-相变材料的有效导热系数比为100的熔融速率也明显比有效导热系数比为80和60的快。当相变材料处于液态显热蓄热阶段时,其在膨胀石墨孔隙中产生对流,对流传热速率随着膨胀石墨的孔隙率增大而增大,纳米颗粒体积分数的增加也会提高对流传热速率。     

微尺度条件下气液相变的若干问题浅析

基于气液相变基础理论,以沸腾过程为切入点,试图探讨微尺度条件下气液相变的一些本质性问题。按照相变过程的时间序列,分析活化分子聚集体的性质、微小尺度对活化分子聚集体的影响、槽道尺寸对气泡生长过程的影响等几个方面,在一定程度上揭示了微尺度与常规尺度条件下相变过程的联系与区别。     

纳米胶囊的制备方法及其在相变材料中的应用

文章主要概括了纳米胶囊的制备方法及其在相变材料领域的应用,并对纳米胶囊相变材料的发展作了展望。     

不变线应变原理及其在相应晶体学研究中的应用

介绍了固态相变的晶体学特征（主要包括位向关系、惯习面、晶体生长方向以及相变应变）的形成机制，以及有关相变不变线应变的前期理论工作，着重阐述了“三维不变线应变模型”的原理、计算方法及其对相变晶体学特征的预测方法。实验研究结果表明，具有针状、棒状或板条状析出相的ＦＣＣ〈＝〉ＢＣＣ和ＨＣＰ〈＝〉ＢＣＣ析出相变的晶体学特征与不变线应变模型预测的几乎完全一致，表明不变线应变模型实际上已成为一个扩散型相变晶体     

相变冷却服发展趋势

 冷却服能够为高温作业人员提供降温保护,提高人体微气候区的舒适度。分析了各种类型冷却服（气体冷却服、液体冷却服和相变冷却服）的降温方式、原理、特点及研究进展,着重阐述了相变冷却服的关键技术及发展方向：研究易塑性、耐腐蚀性的封装材料和相应的封装技术,解决液相相变材料存在的变形、泄露及水蚀问题;将纳米技术与相变材料微胶囊结合,研制作用时间长、散热良好的复合相变材料,提高相变材料的导热系数;将相变冷却技术与其他技术相结合,开发作用效果可调控的新型冷却服,同时研制可快速激活相变材料的设备或新型材料,使相变材料能够快速蓄冷。     

空调用纳米复合相变蓄冷材料导热性能的研究

对比分析了水蓄冷、冰蓄冷、共晶盐蓄冷及气体水合物蓄冷技术的优缺点,提出在常规空调中采用纳米复合材料相变蓄冷技术,针对目前空调用有机相变蓄冷材料普遍存在导热系数低、传热性能差的缺点,采用在其中添加纳米颗粒来改善介质的导热性能,对其导热性能进行了实验研究.结果表明：加入纳米TiO2颗粒后,有效地提高了有机相变蓄冷材料的导热系数.     

纳米颗粒影响润滑膜摩擦特性的分子动力学

向润滑油中添加纳米颗粒可以降低摩擦系数,提高承载能力,但其中的物理机制并不完全清晰.采用分子动力学方法研究了理想摩擦副间纳米流体和基础流体摩擦特性的不同,着重探明纳米颗粒与基础流体的相互作用机制.研究发现在较高的载荷下纳米流体和基础流体均由液态转化成类固体,但纳米流体的相变压力明显高于基础流体;在相变点后,纳米流体表现出了良好的摩擦特性.纳米颗粒增强了润滑膜的承载能力,且在相变点后强化效果更好.最后对纳米颗粒改善润滑摩擦的物理机制做了详细的解释.     

嵌段共聚物的合成及其作为模板制备纳米复合材料研究进展

嵌段共聚物由于具有独特的结构与性能成为了材料学、高分子科学以及生物科学等多个学科的研究热点。本文介绍了嵌段共聚物的合成技术,主要有阴离子聚合法、氮氧调节自由基聚合法、原子转移自由基聚合法以及可逆加成-断裂链转移聚合法。概述了嵌段共聚物作为模板制备纳米复合材料的方法和纳米复合材料微观形貌的控制方法。最后对存在的问题和未来的发展进行了总结和展望。     

不变线应变原理及其在相变晶体学研究中的应用

介绍了固态相变的晶体学特征(主要包括位向关系、惯习面、晶体生长方向以及相变应变)的形成机制,以及有关相变不变线应变的前期理论工作,着重阐述了“三维不变线应变模型”的原理、计算方法及其对相变晶体学特征的预测方法．实验研究结果表明,具有针状、棒状或板条状析出相的FCCBCC和HCPBCC析出相变的晶体学特征与不变线应变模型预测的几乎完全一致,表明不变线应变模型实际上已成为一个扩散型相变晶体学表象理论．     

纳米TiO2 /石蜡复合乳状液相变材料的 制备与传热性能

蓄冷空调性能及制冷系数与相变材料密切相关.将石蜡复合乳状液作为分散介质,以纳米TiO_2粒子作为导热载体,采用低能乳化工艺微乳液转相法,制备出纳米TiO_2/石蜡复合乳状液相变材料,并对其分散稳定性、导热系数和蓄-放热循环稳定性进行了分析.研究结果表明:纳米TiO_2/石蜡复合乳状液相变材料的导热系数相对于纯石蜡乳状液的导热系数有明显提高,当纳米TiO_2粒子质量分数为0.15%时,纳米TiO_2/石蜡复合乳状液相变材料的导热系数比纯石蜡乳状液的导热系数提高了117.95%;TiO_2/石蜡乳状液固-液相变热循环过程中并无明显温度平台,而且其蓄-放热循环稳定性很好.该纳米TiO_2/石蜡复合乳状液相变材料有望应用于蓄冷空调,以提高蓄冷空调性能及制冷系数.     

纳米尺度水薄膜液-气相变分子动力学模拟

采用分子动力学模拟,研究了纳米尺度水薄膜厚度和系统温度对液-气相变蒸发率的影响.模拟了水薄膜厚度为2nm时,温度(375~425K)对相变蒸发率的影响;同时模拟了温度400K条件下,水薄膜厚度(2、3、4nm)对相变蒸发率的影响.结果表明:相同水薄膜厚度下蒸发率随着温度的升高而增大,相同温度下蒸发率随水薄膜厚度的增大而增大,蒸发率随时间呈指数形式递减.相关结果可为微热管及其他依靠内部液体相变传热的散热器件设计提供参考.     

相变储热在建筑节能中的应用

相变储热技术是利用低品位能源 ,实现建筑节能的重要途径。综述了可用于建筑节能的相变储热材料和相变储热技术 ,并提出了这一技术领域内近期需要研究和解决的问题     

铜基合金中马氏体相变晶界行为研究

铜基合金中马氏体相变晶界行为研究山西大学物理系丁秀香形状记忆合金作为一种新型的功能材料，面世以来，受到众多物理学家及材料科学家的关注，普遍认为：这类合金材料在宏观上表现出的形状记忆性能，来源于其马氏体相变的弹性可逆。在多晶材料中，一般地讲，马氏体只在...