十五烷微胶囊潜热型功能流体的制备及其性能北大核心CSCD

为了防止相变过程中材料的泄漏,采用原位聚合法制备了以十五烷(Pen)为芯材,脲醛树脂(UF)为壁材的低温相变微胶囊。研究了升温速率、聚合pH值和聚合转速对微胶囊制备的影响,采用SEM、FT-IR、DSC和马尔文激光粒度仪测试了微胶囊的形貌、化学构成、热力学性质和粒径分布。升温速率为1.0℃/min、聚合pH值为3.5和聚合转速500 r/min为十五烷微胶囊的最佳制备条件,在此条件下制备的微胶囊球形形貌明显,表面光滑,仅有少数UF颗粒粘附,粒径分布均匀,相变温度和相变潜热分别为8.20℃和115.3 J/g,平均粒径为50.0μm,包裹率达到77.3%。实验结果表明,芯材和壁材仅为简单的物理嵌合,具有良好的储热性能和热稳定性。以不同质量分数的乙醇溶液为基液分散十五烷微胶囊,采用24 h静置实验得到了稳定的潜热型功能流体(LHFF),LHFF在乙醇含量为70%的基液中最为稳定。采用导热系数测定仪和旋转黏度计对LHFF的导热率和黏度进行测试分析表明,LHFF的导热率随着温度的升高而增加,随着微胶囊的添加量的增加而逐步降低。LHFF的黏度随着温度的升高而逐步减小,随着微胶囊的添加量增加而逐步升高。潜热型功能流体作为空调系统的载冷剂,提高了制冷机组的性能,降低泵的输送能耗,提高了蓄冷空调系统的经济性。     

微胶囊相变储能材料的合成及其应用研究进展北大核心CSCD

由于大部分能源通过热能的形式被使用,故在实际应用中提高热能利用率显得尤为重要。相变材料作为一种热能储能介质,通过其储存或释放潜热的特性,可以实现能源的高效利用,进而降低二氧化碳的排放。但是在实际应用中相变材料存在一定的局限性,如过冷现象、低导热率、泄漏和腐蚀问题等。微胶囊相变储能材料(又称为相变微胶囊)是通过一定的封装技术将相变材料包裹在内,从而避免相变材料发生泄漏,可通过对壳材的改性实现更高的机械强度、热稳定性和导热性能。从微观尺度上相变微胶囊可分为微米级和纳米级微胶囊。随着微胶囊相变材料在热能储存领域的广泛应用,越来越多的研究者对其进行深入开发和应用。本文从相变微胶囊的合成材料、制备方法和应用领域等方面进行详细综述,重点介绍相变微胶囊的芯材和壳材的种类及其优缺点;分析相变微胶囊的制备方法及其应用与发展,如电喷雾技术和喷雾干燥法等物理法,乳液聚合法、细乳液聚合法、原位聚合法和界面聚合法等化学法,以及凝聚法和溶胶-凝胶法等物理化学法;最后阐述了相变微胶囊在建筑、调温纺织品和太阳能利用等领域的应用现状及前景。     

相变蓄热材料微胶囊制备工艺的正交试验分析

以常低温相变蓄热材料作为芯材,脲醛树脂作为壳材,通过原位聚合法合成了常低温相变蓄热材料微胶囊。采用正交试验优化,确定了微胶囊的最佳制备工艺。利用SEM分析了乳化剂的种类对微胶囊微观形貌的影响,并结合FTTR和DSC等测试仪器考察了通过最佳制备工艺得到的微胶囊化学结构及热性能。实验结果表明:在乳化转速为3000r/min下使用由吐温60和司盘60组成的混合型乳化剂,用量为芯材质量5%,所制备的微胶囊具有良好的热稳定性、球体表面光滑、粒径均一。在吸热过程中,相变温度为30.10℃,相变潜热为63.85J/g。     

石蜡基碳纳米管复合相变材料的热物性研究

以多壁碳纳米管为填料,制备了不同质量分数(1%～5%)的石蜡基纳米复合相变材料。采用差示扫描量热技术对所制备复合相变材料的相变特性进行了表征,其导热性能则通过瞬态热线法导热仪进行了测量。实验结果发现,虽然复合相变材料的相变温度几乎不变,但其相变焓则随碳纳米管的加载量的增加而近似线性下降。在质量分数为5%时,相变焓较纯石蜡下降了约15%。复合相变材料的导热系数大致随温度的升高而降低,而在30和50℃时分别由于固固和固液相变的作用,导热系数测量值出现了较大程度的突增。此外,导热系数随质量分数呈线性增长的趋势,在质量分数为5%时,最大的相对提升率接近40%,展现了良好的导热强化效果。     

基于模板法制备氧化铝纤维及其石蜡复合相变材料热性能

石蜡是一种高储热密度的有机相变材料,但是热导率低和易泄漏的缺点限制其进一步发展.为提高石蜡的导热和防泄漏性能,本研究以天然纤维为模板制备了具有高导热性的纤维状氧化铝导热填料,通过真空浸渍混合法制备了氧化铝纤维/石蜡复合相变材料,并对其形貌、热导率、相变循环稳定性、防泄漏性能以及热响应性能进行测试.结果表明,随着填料含量...     

Preparation and characterization of microcapsules energy storage materials with carbon nanotube modified

将碳纳米管加入以硬脂酸丁酯作为囊芯的材料,脲醛树脂作为囊壁材料的原位聚合微胶囊体系,合成具有储热性能的碳纳米管微胶囊材料,研究了微胶囊技术与碳纳米管技术对硬脂酸丁酯相变材料储热性能的影响.采用扫描电镜观察样品表面形貌与分布,傅里叶红外光谱仪对样品进行结构表征,采用差式量热扫描仪对样品进行热性能分析,采用Hotdisk热物性分析测试仪对样品的导热系数进行测量.结果表明,碳纳米管均匀分散在囊芯硬脂酸丁酯中,提高了该材料的相变潜热和导热特性.制成的微胶囊呈球形,完整包覆了硬脂酸丁酯碳纳米管复合材料,提高了相变材料的热稳定性.碳纳米管复合材料的热物性能和储热性能与碳纳米管的分散方法,尺寸和品质,甚至测量方法和仪器有关系,本实验结果对所采用的相变材料和碳纳米管的相关作用进行了研究,提供了这方面的实验数据.     

纳米铜/微胶囊复合体系相变过程及传热特性

针对相变材料的微胶囊化过低的导热性能限制了其大规模应用,通过将具有优良导热性能的纳米铜粉末(CNPs)填充在微米级相变微胶囊颗粒间,构建CNPs质量分数1.0%～8.0%的复合相变体系,研究复合体系相变过程和相变传热特性。研究结果表明,相比于微胶囊相变材料,复合相变体系有效导热系数随CNPs含量增加而提高,有效热扩散系数、相变速率与相变焓值随CNPs含量增加而先减小后增大,且有效热扩散系数与相变速率变化趋势基本保持一致,均在CNPs质量含量1.0%时出现增长的转变,且在CNPs质量含量低于3.0%时两者的数值均低于微胶囊相变材料,而复合体系相变温度则不受CNPs影响。     

硬脂酸/碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合相变胶囊的制备与热性能研究

首先使用浸渍法制备硬脂酸/碳纳米管(SA/α-CNTs)复合相变材料,然后采用原位聚合法以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壁材,以制得的SA/α-CNTs为芯材,制备硬脂酸/碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯(SA/α-CNTs/PMMA)复合相变胶囊。通过SEM、TEM、FT-IR表征材料的微观结构与组成,通过DSC、TGA、步冷曲线分析材料的相变温度、相变焓、热稳定性能和导热性能。实验结果表明与纯硬脂酸相比,SA/α-CNT提高到207.95 J/g SA,相变时间由1000 s缩短到520 s,硬脂酸在SA/α-CNTs/PMMA相变微胶囊的完全热分解温度从280℃提升到310℃,说明PMMA的包覆和碳纳米管的复合可提升材料的热稳定性。     

ZnO对不同流态下相变微胶囊悬浮液对流换热特性影响研究*

相变微胶囊悬浮液（MPCS）可作为热交换介质和储热流体,但其导热率较低导致其应用受到一定的限制。以水为基液使用相变微胶囊（MPCM）制备MPCS,加入氧化锌（ZnO）颗粒以提高MPCS导热率。使用旋转流变仪、差式热量扫描仪、导热仪分别测定了MPCS的黏度、相变潜热和导热系数等物理性质。设计并搭建了试验台,在内径6 mm的圆管中,使用水、MPCS以及ZnO@MPCS在层流和湍流下进行强制对流换热实验,通过对比其换热情况分析ZnO对MPCS换热特性的影响。结果表明：加入ZnO的MPCS具有良好的储热性和导热性,1%ZnO@5%MPCS导热系数较5%MPCS提高了17.9%。层流条件下MPCS的平均局部换热系数低于水,1%ZnO@5%MPCS平均局部换热系数比水高6.5%;湍流时,1%ZnO@5%MPCS在相同质量流量和功率下的平均局部换热系数相较于水提高了15.7%。     

热适应复合相变材料的制备与热性能

根据电子器件散热技术领域对热适应复合材料的性能要求,选取导热系数高且密度低的膨胀石墨作为无机支撑材料,石蜡作为有机相变材料,制备出高导热系数和储热密度的热适应复合相变材料.采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)和Hot Disk热常数分析仪等多种测试技术,对复合相变材料进行分析研究;通过储/放热实验和1000次热循环实验研究了复合相变材料的传热性能和热稳定性.实验结果说明该复合相变材料具有形状稳定、导热率高、储热密度大等特点,并具有良好的热稳定性和使用寿命.     

三硬脂酸甘油酯/DMDBS凝胶态相变材料的制备与性能CSCD

以1,3:2,4-二(3,4-二甲基卞叉)-D山梨醇(DMDBS)为凝胶因子,三硬脂酸甘油酯(GT)为相变材料,制备了一系列不同DMDBS含量的GT/DMDBS复合相变材料。通过测试凝胶-溶胶转变温度和泄漏量,发现凝胶因子DMDBS能够定形GT,当GT中添加3%(质量分数)DMDBS时,凝胶态复合相变材料的凝胶-溶胶转变温度为159℃,泄漏量仅为6%。通过SEM观察了凝胶复合材料和干凝胶的表面微观结构。通过DSC分析了复合相变材料的热性能,其中GT/3%DMDBS复合相变材料的熔化焓和凝固焓分别为126.4 J/g和105 J/g。通过激光热导仪测试样品导热系数。通过紫外吸收光谱和红外吸收光谱研究了DMDBS在GT中自组装形成三维网络结构的驱动力。通过XRD表征了DMDBS的添加对GT分子结构的影响。     

相变储热微胶囊储热调温效果的研究

采用原位聚合法用蜜胺树脂包覆了一种相变点为24℃，相变热为225．5J／g的有机复合相变材料，并对所制备的相变储热微胶囊的储热调温效果进行了评价。采用扫描电镜对微胶囊表面形态进行了观察；采用示差扫描量热仪对微胶囊的相变点和相变热进行了测定；绘制了微胶囊的步冷曲线。实验结果表明：微胶囊呈球形，粒径分布均匀，平均粒径为5—6μm；表面光洁且致密；相变储热微胶囊基本上不影响相变材料的相变点和相变热；相变微胶囊节能效果实验表明，相变材料的贮能过程具有可逆性和连续性，节能效果达到15．6％。初步证明相变储热微胶囊具有很好的储热调温效果。     

石墨泡沫/共晶盐复合相变材料制备

选择KNO3/NaNO3二元体系按照质量比4∶6制备共晶盐,对共晶盐进行了熔点及熔化潜热的测量;将石墨泡沫这一新型材料作为强化基体,共晶盐作为相变材料（PCM）,采用熔融浸渗法制备了适用于太阳能热发电系统储能装置的石墨泡沫/共晶盐复合相变材料。采用扫描电镜对复合相变材料表面的微观结构进行了表征,并对其熔点、潜热、等效导热系数等热物性参数进行了测试。结果表明：共晶盐与石墨泡沫复合效果比较理想;复合前后共晶盐的熔点和潜热几乎没有发生变化;复合相变材料的等效导热系数得到了显著提升,石墨泡沫对相变材料起到了导热强化作用,满足高温蓄热的要求。     

微纳米粒子对辛酸-肉豆蔻酸相变储能体系热物性的影响

该文通过添加3组同族(镍、铝、铜)亚微米级金属、纳米金属及纳米金属氧化物改善其传热性能,制备可用于空调蓄冷系统的新型相变储能材料;通过步冷实验、差示扫描量热法(DSC)及瞬态平面热源法(Hotdisk)对比添加剂对OA-MA在过冷度、相变温度、相变潜热、导热系数及热扩散率等方面的影响,研究添加剂种类与颗粒尺寸对上述热物性的影响规律;利用Maxwell及Zimmerman公式对比不同质量比例的纳米氧化铜(CuONP)对材料导热系数的影响,研究纳米流体传热传质机理,数据拟合得出其拟合公式。     

十八醇/ZIF-8定形复合相变材料制备及其蓄热器模拟

制备一种新型的定形复合相变材料，以十八醇（OD）为相变芯材，ZIF-8金属有机骨架为载体，制备出质量分数为50%～80%OD/ZIF-8定形复合相变材料。扫描电镜（SEM）结果显示：ZIF-8孔道内的毛细作用力可有效吸附十八醇，其最大负载量可达80%;X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）结果显示OD与ZIF-8之间只是物理结合，未发生化学变化；差示扫描热仪（DSC）测试结果表明：质量分数为80%的OD/ZIF-8在60℃下循环加热—冷却50次后，熔化焓未显著降低，说明此复合相变材料具有良好的热循环稳定性。另外，根据质量分数为80%的OD/ZIF-8的导热系数为0.2982 W/（m·K），以质量分数为80%OD/ZIF-8为蓄热介质对蓄热器进行Fluent模拟分析，分别研究新型管束布置方式及添加翅片两种强化传热方式对蓄热器蓄热效果的影响规律。     

纳米铝粉/石蜡/膨胀石墨复合相变材料的制备及性能研究

将具有导热系数高,与石蜡相容性较好特点的纳米铝粉加入到液体石蜡中,形成纳米铝粉/石蜡流体,利用膨胀石墨特有的网络状孔隙结构以及对石蜡的高吸附性能,制备出了纳米铝粉/石蜡/膨胀石墨复合相变材料,解决了纳米铝粉在液体石蜡中容易发生团聚和沉降的问题,并通过实验研究了其热物性能。研究结果表明:当石蜡与膨胀石墨质量百分比例为93/7,加入纳米铝粉的质量分数低于3%时,膨胀石墨可以稳定的吸附纳米流体,经反复循环蓄、放热,纳米流体不会出现泄漏问题,且对复合相变材料的体积和蓄热能力没有影响;膨胀石墨的网络状孔隙结构可以抑制纳米铝粉的团聚现象,但随着纳米铝粉含量的增加,纳米颗粒仍会发生团聚现象,复合相变材料的导热系数,蓄、放热速度均呈非线性增加。应控制纳米铝粉的加入量,当纳米铝粉质量分数为2%时,纳米铝粉颗粒未发生明显团聚现象,复合相变材料的热性能较好。     

Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料制备与性能北大核心CSCD

为循环利用工业固体废弃物,降低储热系统成本,以工业固废电石渣替代传统骨架材料,采用冷压烧结法创新制备7种不同配比的Na_(2)CO_(3)/电石渣复合相变储热材料,利用差示扫描量热法、恒速增压法、电子显微法、高温热冲击法、X射线衍射法、红外吸收光谱法等方法研究其储热性能、力学性能、微观结构、热循环稳定性和化学兼容性。结果表明,电石渣与碳酸钠结合可形成性能优异的复合相变储热材料;电石渣与碳酸钠质量比为52.5∶47.5时制备的复合相变储热材料(NC5)综合性能最佳,储热密度在100~900℃内达到993 J/g,抗压强度达到22.02 MPa,最高导热系数为0.62 W/(m·K);样品NC5中不同组分均匀分布,组分间具有良好的兼容性;样品NC5经100次加热/冷却循环后仍具有优异的储热性能,可为固废资源化利用和低成本储热材料研发提供技术支持。     

剥离膨胀石墨/熔融盐材料的制备及其性能研究

采用水溶液法配以超声波剥离和分散手段,使用二元硝酸熔融盐Na NO3-KNO3和膨胀石墨(EG)制备出剥离膨胀石墨/熔融盐复合相变储能材料。通过扫描电镜(SEM)、能量色散谱仪(EDX)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、导热性能、差示扫描量热(DSC)等表征和测试手段,研究添加不同质量分率的EG对复合相变储能材料热物理性能的影响。结果表明:利用超声波处理使EG得以剥离成石墨片并均匀分散在二元硝酸熔盐中,制得的复合相变储能材料微观结构均一,导热性能大大改善,其导热系数高达4.884 W/(m·K),相变潜热随EG质量分数的增大而逐渐降低,但变化不大,相变峰值温度约224℃。该制备工艺简单,制备出的复合材料在中温储热领域具有良好的应用前景。     

应用于日光温室墙体的相变材料热物性优化研究

建立日光温室计算传热模型,以室内空气温度和墙体内表面温度为指标,通过实验方法验证了所建立的传热模型准确性,最后分析相变材料相变温度、相变焓、导热系数、密度等热物性对室内最低温度和相变蓄热率的影响规律,确定被动式相变蓄热墙体和主-被动式相变蓄热墙体的最佳相变材料热物性,阐明了实际应用时相变材料选择原则。研究结果表明,所建立的日光温室传热模型具有较高准确性,可用于日光温室墙体相变材料热物性优化;主-被动式相变蓄热墙体最佳相变材料的相变温度为27 ℃,相变焓为200 kJ/kg,导热系数为0.35 W/（m·K）,密度为440 kg/m³,被动式相变蓄热墙体最佳相变材料的相变温度为26 ℃,相变焓为200 kJ/kg,导热系数为0.35 W/（m·K）,密度为792 kg/m³;最佳相变材料热物性应用时,2种墙体室内最低温度均可达到15.0 ℃,但是被动式相变蓄热墙体的相变蓄热率较主-被动式相变蓄热墙体减小29.5%。本研究可为相变材料在日光温室的高效利用提供参考。     

水平管壳式相变蓄热装置的强化传热研究

基于焓法模型对水平管壳式相变蓄热装置热性能的增强进行研究,首先分析蓄热过程中传统管壳式装置内材料的传热及流动机理;然后引入椭圆元素并对比椭圆内管及外壳的强化传热效果;最后对热源温度、相变材料导热系数及初始温度对装置热性能的作用规律进行探讨。结果显示,椭圆外壳的强化传热效果优于内管,同等条件下,长短轴之比为2的椭圆外壳可使蓄热时间缩短53.5%。热源温度升高,椭圆外壳的强化传热效果进一步增强,相变材料的导热系数及初始温度对装置热性能的影响较小。