BaBi2Se4热电材料的电热输运性能

热电材料是一种可实现热能和电能直接转换的功能材料。BaBi₂Se₄因其较低的热导率和良好的导电性成为具有潜力的热电材料。本文以BaBi₂Se₄为研究对象，系统研究了材料的物相组成及电、热输运性能。研究发现，所有样品呈现出n型半导体导电特征，Te固溶能有效减少材料中Bi₂Se₃杂质，降低材料的载流子浓度，优化材料电学输运性能。同时，由于复杂的晶体结构，样品在全温区具有较低的晶格热导率。本工作表明BaBi₂Se₄是具有潜力的热电材料。     

单层XSe2(X=Zr/Hf)的热电输运特性研究

基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)结合Boltzmann输运方程(BTE)和形变势理论(DP)系统地研究了单层ZrSe₂和HfSe₂的热电输运特性，分析了二者声子的谐性效应和非谐性效应对其晶格热导率的影响机理，并计算了不同温度下二者的塞贝克系数、功率因数、电导率等热电参数。研究结果表明：在300 K时，单层ZrSe₂和HfSe₂的晶格热导率分别为3.23和4.50 W/(m·K)，且随温升降低；各声子支中横向声学支(TA)对热导率的贡献起主要作用。300 K时n型单层ZrSe₂和HfSe₂的最高ZT分别为1.50和1.95(高于p型)，其中单层HfSe₂表现更佳，因此n型单层HfSe₂是一种良好的热电材料。该研究结果可为基于单层ZrSe₂和HfSe₂的热电设计和应用提供理论指导及借鉴。     

十八烷酸热传导机制的尺度效应研究

十八烷酸的热导率具有显著的尺寸依赖性,然而只有宏观热输运性质得到充分研究,限制了微尺度特征结构的复合材料热性能的进一步提高。因此,为满足新型复合相变材料的研究需求,十八烷酸的纳米尺度热输运特性亟待解决。基于分子动力学模拟,系统性地研究了块体、纳米线和纳米链三种形态的十八烷酸热导率的演变规律,通过平衡法模拟的热导率分别为0.4546、0.2213和0.0085 W·m^-1·K^-1;结合声子态密度和重叠能分析,发现在较低频率声子振动的衰减导致纳米线热导率低于块体,显著降低的声子重叠能严重阻碍纳米链的声子输运导致极低热导率。     

空调用纳米有机复合相变蓄冷材料制备与热物性

针对目前空调用有机相变蓄冷材料热导率低的问题,将具有高导热性的纳米材料(MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃)添加到所开发制备的二元复合有机蓄冷材料(质量比73.7:26.3的辛酸/肉豆蔻醇)中,从纳米材料的种类和浓度两方面,研究其对复合有机蓄冷材料热物性的影响。实验发现:对于MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃ 3种纳米材料,当其质量分数分别小于0.3%、0.4%、0.8%时,对应纳米复合材料热导率随纳米材料浓度的增加幅度较为明显;与原二元复合有机相变蓄冷材料相比,添加0.3%的MWNTs,热导率提高26.3%;添加0.4%的Al₂O₃,热导率提高13.1%;添加0.8%的Fe₂O₃,热导率提高32.1%;当在一定纳米材料质量分数(如0.7%)下,加入纳米颗粒的复合材料导热性能效果依次为Fe₂O₃>MWNTs>Al₂O₃。不同纳米粒子的添加对原蓄冷材料的相变温度和相变潜热影响很小,相变温度变化波动最大为0.4℃,相变潜热变化波动范围最大为1.4%。     

新型复合低温相变蓄冷材料的研制及热物性优化

针对低温冷链物流应用场合,提出一种由三羟甲基丙烷（TMP）、氯化铵（NH₄Cl）和水组成的新型有机-无机复合相变蓄冷材料。首先对该复合材料的不同配比进行DSC热分析实验,筛选出热力性能较优异的材料混合比（TMP∶NH₄Cl∶H₂O质量比为1.0∶2.0∶7.0）。其次,以上述配比的复合材料为基液,研究了添加不同的纳米粒子（三氧化二铝、二氧化钛、三氧化二铁）对其过冷度、热导率的影响,以及增稠剂（羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酸钠（PAAS））对其相分离现象的影响,并进行了热循环实验。实验结果表明：添加0.40%(质量分数)的TiO₂纳米粒子对降低该复合材料过冷度效果最佳;添加0.50%(质量分数)的TiO₂纳米粒子对增大其热导率效果最佳;增稠剂CMC和PAAS可以消除该复合材料相分离现象并对其相变温度、相变潜热、过冷度等热物性影响较小。经优化所得最终复合相变蓄冷材料的配比为以1.0∶2.0∶7.0质量比混合的TMP-NH₄Cl-H₂O + 0.40%(质量分数)TiO₂ + 1.0%(质量分数) PAAS,其相变温度为－19.9℃,相变潜热为246.8 kJ/kg,热导率为0.81 W/(m·K),并具有较好的循环稳定性。     

十二醇-癸酸-纳米粒子复合相变材料传热性能

针对有机相变材料热导率低的共性,以质量比为58.47:41.53的脂肪烃类低共熔有机物十二醇(DA)-癸酸(CA)为基液,添加纳米粒子MWNT、Cu、Al₂O₃及分散剂SDBS制备出纳米复合相变材料,从纳米粒子种类、添加浓度及超声时间方面研究其对复合有机相变材料热物性的影响。实验发现MWNT、Cu、Al₂O₃的添加都可以不同程度上提高DA-CA的热导率。当超声时间为50min、纳米粒子浓度均为0.1g·L^-1时3种纳米复合材料的热导率大小依次是:MWNT>Al₂O₃>Cu。最优例:超声分散时间90min,DA-CA+MWNT(0.1g·L^-1)+SDBS(0.2g·L^-1)的热导率最大,为0.3602W·m^-1·K^-1,相较DA-CA提高了20.5%,在不影响基液热物性的基础上具有良好的热稳定性。     

亚晶格工程与新型“半晶态”热电化合物结构-性能关系研究进展

热电材料作为新型的清洁能源材料,在固态制冷和余/废热回收等领域有着广泛的应用前景。随着研究的逐步深入,热电化合物从简单的一元和二元组分的晶态体系逐渐转向多元复杂体系。多元类金刚石化合物以及具有明显亚晶格特征和层级化学键的化合物及其衍生物,在原子尺度上表现出复杂的晶态-非晶态共存行为,并产生了新颖的输运效应,这些都为电-热输运新效应和热电材料新体系探索提供了广阔的空间。综述了近年来在亚晶格工程思路下新型"半晶态"热电化合物的结构设计、热电性能调控以及亚晶格尺度上微结构精细表征方面的研究进展,并讨论了晶态-半晶态亚晶格结构与化合物热电性能的关系。     

纳米粒子对熔盐复合蓄热材料热物性的影响

为了得到SiO₂纳米粒子含量对SiO₂/NaNO₃-KNO₃/EG复合蓄热材料比热容和热导率的影响，通过机械分散法，采用NaNO₃-KNO₃和不同质量分数（0.1%，0.5%，1%，2%，3%）的SiO₂纳米粒子所形成的熔盐纳米材料作为蓄热材料，膨胀石墨（EG）作为基体材料，制备出纳米SiO₂/NaNO₃-KNO₃/EG复合材料。对复合材料的比热容和热导率进行了测量，同时用扫描电镜对其微观结构特征进行了分析。结果表明，SiO₂纳米粒子的质量分数为1%时，复合材料的平均比热容和热导率分别为3.92 J/(g·K)和8.47 W/(m·K)，与其他纳米SiO₂添加比例相比，其比热容和热导率分别提高了1.37～2.17倍和1.7～3.2倍。这是由于复合材料表面会形成高密度的网状结构，这种具有较大比表面积和高表面能的特殊纳米结构可以提高复合材料的比热容和热导率。     

纳米SiO2粒子对低熔点混合硝酸盐热物性影响

为探究纳米粒子对低熔点混合硝酸盐热物性的影响规律,采用高温熔融分散法将平均粒径20 nm的SiO₂纳米粒子以1%（质量）比例直接分散到混合熔盐[Ca（NO₃）₂·4H₂O-KNO₃-NaNO₃-LiNO₃]中得到不同分散条件下的熔盐纳米复合材料。采用同步热分析仪（DSC）与激光闪射仪（LFA）测量熔盐纳米复合材料比热容与热扩散系数,进而得到热导率。分析发现,600 r/s搅拌速率下熔盐纳米复合材料热物性随分散时间（15,45,90,120和150 min）发生明显变化。比热容、热扩散系数和热导率在分散45 min时提高率最大,平均提高率分别为11.5%,12.9%和26.4%。扫描电镜（SEM）观察到熔盐纳米复合材料表面有大量特殊结构（类似于链状或条状）存在。这些具有高比表面积和表面自由能的特殊结构可能是熔盐纳米复合材料热物性提高的关键。     

基于微量热法对多孔碳与双氧水相互作用过程的传质阻力分析

多孔材料作为催化剂对现代化学工业起到重要推动作用,但其纳米受限孔道造成的界面传递问题不容忽视。直接法合成双氧水（H₂O₂）过程中,揭示H₂O₂脱附过程传递与反应竞争博弈的介尺度机制是提高产率的关键。线性非平衡热力学为解耦界面扩散及反应提供了统一框架,但缺少合适通量测定方法。因此,本文设计多孔碳与H₂O₂相互作用的微量热实验,结合分子模拟及孔结构表征实验揭示多孔碳材料的界面传递结构,实现了非平衡热力学的定量传质阻力分析,进一步获取了表界面浓度场的动态变化。研究结果表明：微量热法是定量解耦并揭示扩散-反应机制的有效线性非平衡热力学阻力分析方法;介孔结构、生物骨架结构及担载1%（质量） Pd元素均能增强H₂O₂在多孔碳中的传质通量,但实现超高通量需要扩散与反应阻力的匹配;非平衡热力学阻力解耦方法是揭示多相反应过程介尺度机制的重要定量描述方法,有望为过程的调控及优化提供理论依据。     

反射隔热涂料隔热保温系统

提出了如何把建筑反射隔热涂料与外墙外保温结合起来,构成隔热保温系统。并分析了在目前生产和推广应用中,还存在一些有待解决的问题。     

填充型导热塑料的热导率分析

运用等效热导率法则，对填充型导热塑料中的一个导热单元进行分析，根据热量传递的串并联原理及傅立叶定律，建立导热塑料中热量传递的理论模型，推导出预测其热导率的理论公式。经检验，建立的理论模型与实验测试结果能较好的吻合，从而证明该模型是合理的。     

氧氟沙星的热稳定性及其热分解动力学

测定了在氮气气氛中第三代氟喹诺酮类药物氧氟沙星(OFLX)的热稳定性。用差示扫描量热法(DSC)、热重法(TG)和微分热重法(DTG),研究了药物氧氟沙星的热分解动力学。计算了动力学参数E、n、A,并结合量子有机化学计算的键长、原子静电荷参数研究了热分解机理,推断了热分解机理及药品贮存期。用热分析研究固体药物的热分解过程方法简便,结果可行。     

甲基磺酸亚锡的热分析研究

用热重和示差扫描热分析法研究了甲基磺酸亚锡的热分解过程,其热分解过程分为三个阶段;在60～100℃脱水,在390～407℃甲基磺酸亚锡分解生成无机盐SnSO4;在407～425℃生成SnO.采用DTA-TGA技术研究了甲基磺酸亚锡在氮气中的非等温热分解机理及动力学. 根据TGA曲线确定了热分解过程中的中间产物及最终产物.运用Achar法和Coats-Redfern法对非等温动力学数据进行分析,得到热分解反应的机理函数和动力学参数.     

新型多叠氮磷酸酯的热安定性及其热分解机理

用DSC法测定了两种新型链状多叠氮磷酸酯——三(β-叠氮乙基)磷酸酯(TAEP)与2，2-二(氯甲基)-1，3-亚丙基四(β-叠氮乙基)双磷酸酯(MPAEDP)及两种新型双环叠氮磷酸酯——1-氧代-4-(β-叠氮乙氧羰基)(或(β，β′-二叠氮异丙氧羰基)-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2．2．2]辛烷(AEPEPA及AIPEPA)的热安定性,并求得了它们的热分解动力学参数(Ea、Aa及ka),讨论了可能热分解机理。     

葛粉的热分析与热分解动力学的研究

利用热重差热综合热分析仪(TG/DTA),在不同升温速率(5,10,15,20℃/min)下,采用Freeman-Carroll、Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa和Friedman四种热分析方法,对葛粉的热行为及其热分解的动力学参数进行了研究。结果表明,葛粉的热行为包括自由水脱附(30～150℃)和分解(200～400℃)两个阶段,对应的失重率分别约为6%和70%。其热解反应的动力学方程为:dα/dt=1.424×1018[exp(-(193.70±8.97)×103/RT)](1-α)(2.28±0.04)。     

聚酰胺酸薄膜热环化过程热分析

用差热扫描量热仪(DSC)和傅立叶红外光谱仪(FTIR),考察了梯度升温过程中聚酰胺酸PAA[由4,4-二胺基二苯醚(ODA)和3,3,4,4-二苯醚四酸二酐(ODPA)制备]薄膜环化度和玻璃化温度(Tg)随反应温度的变化。结果表明,随着温度的升高,聚合物薄膜的亚胺化程度和Tg不断增大,且各恒温点的薄膜Tg均高于反应温度。另外,由亚胺化程度与Tg的关系曲线可见,在环化程度低时,薄膜Tg增长缓慢;随着亚胺化程度继续增高,薄膜的Tg迅速增大。用热环化过程中分子活动性的变化解释了酰亚胺化反应过程中环化速率的变化。     

Thermal Expansion and Thermal Expansion Anisotropy of SiC Polytypes

The principal axial coefficients of thermal expansion for the (3C), (4H), and (6H) polytypes of SiC are considered to identify the structural role of the stacking layer sequence as it affects the thermal expansion. A general equation based on the fractions of cubic and hexagonal layer stacking is developed that expresses the principal axial thermal expansion coefficients of all of the SiC polytypes. It is then applied to address the thermal expansion anisotropy of the noncubic SiC structures.     

原位生成堇青石结合红柱石太阳能热发电储热陶瓷的抗热震性能

为提高储热陶瓷材料的抗热震性能,采用原位生成堇青石增强技术,以红柱石为主要原料,通过半干压成型,无压烧结研制了用于太阳能高温热发电红柱石储热陶瓷材料样品。研究了配方组成、烧成温度、相组成、微观结构对样品抗热震性能的影响。结果表明：红柱石添加量为 70%,经1 400 ℃烧成的样品抗热震性能最佳：30 次热震实验（热震条件：1 100 ℃～室温,风冷）的强度不仅没有损失,反而增加了 26.20%。相组成和微观结构分析表明样品的晶相为堇青石、莫来石、硅线石、α-方石英、α-石英等,原位生成的堇青石晶体均匀分布在由红柱石转化的莫来石晶体之间,赋予样品较好的抗热震性能     

低水泥耐热浇注料抗热震性的研究

研究了5批以粘土熟料作骨料的低水泥耐热浇注料的抗热震性。查明了含有5%～16%二氧化硅细粉时对浇注料抗热震性的影响。分析了当一次加热至1300℃时对浇注料抵抗冷热交替能力的影响。受冷热交替作用之后,浇注料试样表面形成裂纹的观察结果与在浇注料试样中超声波脉冲传播速度及其抗热震性的数据是有相互关系的。