PEG/HDPE/CNT定形相变材料在沥青混凝土中的传热特性分析

通过熔融共混法,制备以聚乙二醇(PEG)为相变工作物质、高密度聚乙烯(HDPE)为定形载体及碳纳米管(CNT)为导热填料的新型定形相变材料-PEG/HDPE/CNT (fs-PCMs),并采取渗漏试验、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对其定形效果、储热特性、热稳定性及微观形貌进行测试与表征;再将其作为调温材料掺加至AC-13沥青混合料中,制备出具有储热调温作用的相变储热沥青混合料,并采用ANSYS软件对其在经受热源辐射时的传热行为进行数值模拟。结果表明,HDPE具有大量的网络结构,能够起到熔融过程中定形液态PEG的作用; PEG/HDPE/CNT fsPCMs的相变储热特性良好、热稳定性较高,能够作为相变储热材料掺入至沥青混凝土中; PEG/HDPE/CNT fs-PCMs的掺量越多,则沥青混凝土的储热性能越优,混凝土内部的传热形式也主要以自然对流为主,这更加有利于改善沥青混凝土在夏季高温气候下的温度场。     

聚乙二醇定形相变材料的热稳定性

利用热重分析仪对不同分子量、不同支撑材料、不同配方的聚乙二醇(PEG)定形相变材料的热稳定性进行了分析。结果表明,机械加工方法有可能会对PEG分子链有破坏作用,PEG定形相变材料具有良好的热稳定性。随着PEG分子量的增加,PEG定形相变材料的热分解温度越来越高,热稳定性更好。活性炭颗粒(ACG)和膨胀石墨(EG)都会使PEG相变材料的热分解温度降低,热稳定性有所降低。随着PEG定形相变材料中支撑材料含量的增加,定形相变材料的热稳定性降低。     

聚乙二醇/二氧化硅定形相变材料的制备

采用多孔二氧化硅（SiO₂）、聚乙二醇(PEG)等研究一种定形无机 有机复合相变材料的制备方法，并加入适当的促进剂和改性剂对复合材料进行了改性。利用多孔二氧化硅具有良好的吸附性能特点，将聚乙二醇相变材料吸附在二氧化硅微孔结构内，在毛细管力和表面张力的作用下，聚乙二醇在发生固液相变的时候很难从二氧化硅的微孔结构内渗透出来，从而解决了聚乙二醇在蓄热技术中应用时的液体流动问题。同时对相变材料进行了热性能分析，实验证明该复合相变材料具有形状稳定，导热率高，储热能力大等特点。     

CNTs掺杂对EG/PEG定形相变材料性能的影响研究

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,导热性与吸附性良好的膨胀石墨(EG)和碳纳米管(CNTs)为支撑材料,制备出CNTs/EG/PEG定形相变材料。分别采用恒温烘箱、差示扫描量热仪(DSC)、导热系数测定仪对CNTs/EG/PEG定形相变材料的定形特性、储热性能以及导热性能进行研究表征。实验结果表明,PEG含量越多的该定形相变材料的界面更加的均匀;随着EG和CNTs的含量增加,CNTs/EG/PEG复合材料的定形效果越来越好,熔融焓与结晶焓逐渐降低,导热系数逐渐增加。     

聚乙二醇/二氧化硅复合定形相变储能材料的制备与研究

为拓宽相变储能材料在实际工程中的应用范围,以聚乙二醇(PEG)为相变储能材料,二氧化硅(SiO2)为载体基质,采用溶胶-凝胶法制备了一种有机-无机复合定形相变材料.通过DSC、TGA、SEM和相变循环试验对复合定形相变材料的结构与性能进行测试,试验结果表明:聚乙二醇的最佳质量分数为70％,相变温度为49.73℃,相变焓为107.6 J·g-1;复合定形相变材料在384.16℃以内质量损失较小,热稳定性良好;复合定形相变材料在多次相变循环后没有液相泄露,质量损失较小,定形效果和相变循环稳定性良好,在众多领域中具有广阔的应用前景.     

一种聚乙二醇/二氧化硅定形相变材料的制备

以聚乙二醇为芯材,正硅酸乙酯为壳材,采用溶胶凝胶法制备了一种聚乙二醇/二氧化硅定形相变材料。采用SEM、IR、DSC和XRD,分别测试了聚乙二醇/二氧化硅的形貌、结构和热性能。结果表明,聚乙二醇被二氧化硅成功包覆,所合成的材料为三维网状,封装性能优良,相变焓高,热稳定性好。     

PVA/nano-SiO2原位聚合薄膜性能的研究

采用溶胶-凝胶与原位聚合技术,制备了不同纳米二氧化硅（nano-SiO₂）含量的聚乙烯醇/二氧化硅（PVA/SiO₂）杂化薄膜。研究了纳米颗粒的引入对PVA/SiO₂薄膜热学和力学性能的影响。结果表明:SiO₂含量较低时只降低PVA/SiO₂结晶度,而含量较高时结晶度和结晶尺寸均降低;SiO₂的加入拓宽了PVA的玻璃化转变温度（T_g）范围,提高了PVA的热稳定性;PVA/SiO₂的拉伸强度、拉伸模量得到增强,而断裂伸长率则呈下降趋势。SiO₂质量分数为5%时,PVA/SiO₂薄膜的综合性能最佳。     

两类复合无机相变储热材料高温热稳定性和安全性研究

以适合工业储热的复合无机相变储热材料硝酸盐（KNO₃、NaNO₃）和碳酸盐（Li₂CO₃、K₂CO₃、Na₂CO₃和CaCO₃）为相变组分，研究了4种不同配比硝酸盐相变组分和6种不同配比碳酸盐相变组分的热性能（熔点、潜热）差异，分别优选出一种熔融盐相变组分配比。利用多孔载体吸附原理，制备出两种最佳配比的复合熔融盐类储热材料，分析了储热材料在不同介质气氛中（Ar和air）分解难易程度，TG-DSC-MS联用测试的高温热分解产物表明，复合硝酸盐类储热材料在中温（300℃）储热时，物理化学性能稳定，安全性较好，但在高温（500℃以上）时易分解成NO和NO₂，且air气氛中更易生成有毒气体；而复合碳酸盐类储热材料在air中比在Ar中更易生成CO而影响储热过程中的安全性。     

导热增强聚氨酯基柔性定形相变材料的制备及性能

以聚乙二醇（PEG10000）和氨丙基封端的聚二甲基硅氧烷（APDMS）为软段，以甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）为硬段，以碳纳米管（CNTs）作为功能性材料，一锅法制备了导热增强的聚氨酯基柔性定形相变材料（PU/APDMS/CNTs）。用FTIR、XRD、DSC和TGA等对材料的结构特征和热性能进行了表征。当APDMS含量为10 wt%时，PU/APDMS/CNTs的相变焓值为88.3 J/g，该相变材料在200℃内不发生热分解，具有良好的热稳定性和定形效果，加入5 wt% CNTs的柔性定形相变材料，能够实现光热转换和热能存储，其光热转换和热能存储效率为62.8%，与未加入CNTs的相变材料相比，导热性能明显增强，其升降温速率提高了2.75倍。     

PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强相变材料的制备及性能

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,以3-氨丙基三乙氧基硅烷（APS）改性的二氧化硅(SiO2)为支撑材料,以氧化壁碳纳米管(O-CNTs)为导热增强材料,采用溶胶-凝胶法成功制备了PEG/APS-SiO2/O-CNTs导热增强型复合相变材料。通过FTIR、XRD、SEM、DSC等对材料的结构和热性能进行了表征。当PEG含量为82.0%时,复合相变材料仍然具有良好定型效果,熔化焓和结晶焓达到134.2 J/g、126.6 J/g,而且材料具有很好的储热稳定性,300次热循环后,其储热焓值仅下降3.3%。相比于纯PEG,添加了0.6%的O-CNTs的复合相变材料的导热增强率为28.1%, 达到0.41W/(m?K)。红外热成像结果表明,复合相变材料的储能效率明显提高。     

静电辅助多孔液体的制备及特性研究

以硬模法制备的纳米中空SiO₂颗粒为腔洞结构，利用聚合咪唑阳离子与SiO₂的静电作用使SiO₂颗粒表面带正电荷，在外表面冠以磺化聚乙二醇赋予中空SiO₂颗粒流动性，制备得到静电辅助的中空二氧化硅多孔液体。性能表征表明多孔液体具有大小约为10 nm的孔径均一的球形腔洞，多孔液体的中空SiO₂含量约为13%(质量)，室温条件下多孔液体的黏度为2.25 Pa·s，表现出良好的流动性。模拟结果得到聚合咪唑阳离子与中空SiO₂的吸附能为279.55 kJ/mol，证实聚合咪唑阳离子可以紧密黏附在中空SiO₂表面。采用的静电辅助表面修饰的方法为设计与制备多孔液体提供了一条新思路。     

乳液法结合溶胶-凝胶法制备多孔TiO2微球

为了进一步提高二氧化钛（ TiO₂）的反射率,采用乳液法结合溶胶 -凝胶法,以聚乙二醇（PEG）为相分离诱导剂,制备了内部具有不连续多孔结构的 TiO₂微球。考察了 PEG的添加量对 TiO₂微球内部孔径大小的影响。研究结果表明： TiO₂微球内部的孔径随 PEG的用量增加而增大。基于溶胶-凝胶转变和相分离过程,详细介绍了多孔 TiO₂微球的形成机理。当 PEG的添加量为 9.0%时,所制备的多孔 TiO₂微球在近红外区的积分平均反射率为 84.9%,比常见钛白粉提高了 5.4%。     

改性SiO2纳米颗粒沸腾沉积层的形成原理及其沸腾换热

实验研究了改性SiO₂纳米流体液滴蒸发后的沉积图案,以及改性SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层对沸腾换热的影响。液滴蒸发实验研究表明：改性官能团会影响改性SiO₂纳米颗粒是否吸附在液-气界面,从而推断出在沸腾过程中改性官能团对纳米颗粒沉积方式的影响。沸腾实验研究结果表明：用聚乙二醇基团改性的SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层使加热面的平均粗糙度从160 nm大幅增长到977 nm,且能增强纯水的沸腾传热系数;而用磺酸基团改性的SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层对加热面的平均粗糙度的改变不明显,只使其增大了60 nm,且恶化了纯水的沸腾传热系数。通过沸腾换热实验结果较好地验证了通过液滴蒸发实验推断出的沸腾过程中改性官能团对纳米颗粒沉积方式的影响。     

AUGMENTATION OF PHOTOCATALYTIC ACTIVITY OF TiO2 THIN FILMS PREPARED BY A SOL-GEL TECHNIQUE

In order to increase the photocatalytic activity on TiO₂ thin film per its external surface area, the structure of flat thin film was modified by adding a small amount of polyethylene glycol (PEG) to TiO₂ sol solution. By firing PEG contained in a TiO₂ gel film, a porous structure was developed. The photocatalytic activities of the thin films prepared thus were evaluated by the degradation of 2-propanol in the aqueous solutions under black light illumination. The photocatalytic activity of TiO₂ thin film prepared with added PEG 400 by 2.6 wt% or PEG 2000 by 9.5 wt% was increased by about 30% as compared to that prepared without added PEG.     

Effect of polyethylene glycol on the microstructure and PTCR characteristics of n-BaTiO3 ceramics

Porous BaTiO₃ (n-BaTiO₃) ceramics doped donor were fabricated by the addition of polyethylene glycol (PEG) into the n-BaTiO₃ powder. The effects of PEG on the microstructure and PTCR characteristics of the porous n-BaTiO₃ ceramics have been investigated. An endotherm was found at 60 °C, with strong exotherm at 262 °C, weight loss commenced at 165 °C and was virtually complete by 265 °C from the differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric analysis (TGA) of the PEG. It was also found that the porosity increased and the grain size decreased with increasing PEG. The crystalline structure of n-BaTiO₃ ceramics was independent on the PEG content and the n-BaTiO₃ ceramics containing PEG showed the presence of (Ba, Sr)TiO₃ peaks only from the XRD results. The n-BaTiO₃ ceramics containing PEG showed higher PTCR characteristics than that of the n-BaTiO₃ ceramics without PEG.     

复合纺丝法制备PEG/PVA相变储能初生纤维

采用不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)与聚乙烯醇(PVA)进行湿法复合纺丝制备PEG/PVA相变储能初生纤维,对PEG与PVA溶液的相容性、PEG的凝固性能、PEG/PVA纤维的相变潜热及纤维形貌进行了研究。结果表明:PEG 2000与PVA复合纺丝得到的相变储能初生纤维具有较高的相变潜热,PEG 2000与PVA的质量比小于3:10时,PEG 2000在纺丝过程中流失量较小,纤维截面随着PEG 2000含量的增加而由肾形向圆形变化。     

Porous Silicon Nitride Ceramics Prepared by Reduction–Nitridation of Silica

A new method for preparing porous silicon nitride ceramics with high porosity had been developed by carbothermal reduction of die-pressed green bodies composed of silicon dioxide, carbon, sintering additives, and seeds. The resultant porous silicon nitride ceramics showed fine microstructure and uniform pore structure. The influence of SiO₂ particle size and sintering process (sintering temperature and retaining time) on the microstructure of sintering bodies was analyzed. X-ray diffractometry demonstrated the formation of single-phase β-Si₃N₄ via the reaction between silicon dioxide and carbon at high temperature. SEM analysis showed that pores were formed by the banding up of rod-like β-Si₃N₄ grains. Porous Si₃N₄ ceramics with a porosity of 70–75%, and a strength of 5–8 MPa, were obtained.     

Effect of Polyethylene Glycol Content on the Optical Properties of Ba0.9Sr0.1TiO3 Multilayers

Quasiperiodic Ba_0.9Sr_0.1TiO₃ (BST) multilayers have been fabricated on SrTiO₃ substrates by using chemical solutions containing polyethylene glycol (PEG), and effect of PEG content on optical properties of the BST multilayers have been investigated. Each multilayer with a single perovskite phase displays a layered structure consisting of dense and porous BST layers. It is found that the central wavelength of the reflection-band for BST multilayers shifts to longer wavelength with increasing the PEG concentration within a given polymer amount range. With the same numbers of period and processing condition, the BST multilayers derived from chemical solutions containing PEG additives with a relative molar amount of 0.5, exhibit the highest optical reflectivities.     

Experimental Investigation on the Characteristics of Polyethylene Glycol/Cement Composites as Thermal Energy Storage Materials

The polyethylene glycol/cement composites as thermal energy storage materials were prepared by blending polyethylene glycol and cement. In composite materials, polyethylene glycol (PEG) is used as the phase change material for thermal energy storage and cement acts as the supporting material. A Fourier transformation infrared spectroscope (FT‐IR), x‐ray diffractometer (XRD), and scanning electronic microscope (SEM) were used to determine the chemical structure, the crystalloid phase, and microstructure of the polyethylene glycol/cement composites, respectively. The thermal properties and thermal stability were investigated by a differential scanning calorimeter (DSC) and a thermogravimetry analyzer (TGA). The SEM results showed that the polyethylene glycol was well dispersed in the porous network of the cement.