碳纳米管/石蜡复合相变材料热性能的实验研究

以石蜡为相变材料基液,分别添加不同体积分数的碳纳米管,通过两步法制备碳纳米管/石蜡复合相变材料,并对复合相变材料的热物性参数和相变性能进行了测试和表征。搭建试验台对复合相变材料进行蓄放热实验。结果表明,复合相变材料的相变温度与纯石蜡基本一致,相变潜热随纳米颗粒的添加量增大而减小;复合相变材料的凝固强化效果随碳纳米管添加量的增大而增强,添加量为体积分数2%时,凝固速率可以提升16.3%;对于熔化过程,导热和对流换热共同作用着复合相变材料的熔化速率能否被强化。     

碳纳米管/石蜡复合相变材料热性能的实验研究

以石蜡为相变材料基液,分别添加不同体积分数的碳纳米管,通过两步法制备碳纳米管/石蜡复合相变材料,并对复合相变材料的热物性参数和相变性能进行了测试和表征。搭建试验台对复合相变材料进行蓄放热实验。结果表明,复合相变材料的相变温度与纯石蜡基本一致,相变潜热随纳米颗粒的添加量增大而减小;复合相变材料的凝固强化效果随碳纳米管添加量的增大而增强,添加量为体积分数2%时,凝固速率可以提升16.3%;对于熔化过程,导热和对流换热共同作用着复合相变材料的熔化速率能否被强化。     

聚烯烃/石蜡复合相变储能材料的研究

分别以低密度聚乙烯(PE-LD)、高密度聚乙烯(PE-HD) .聚丙烯(PP).聚苯乙烯(PS)为支撑材料、石蜡为相变材料,采用加热熔融法制备聚烯烃石蜡复合相变储能材料。考察了不同种类的聚烯烃材料对复合材料储能的影响,通过DSC测出PE-LD/石蜡、PE-HD/石蜡、PP/石蜡、PS/石蜡复合相变材料的相变烩分别为68.44J/g、45.52J/g、40.06J/g、1.19J/g。结果表明,PE-LD是其中最好的基体材料,具有最大的相变烩。随着石蜡含量的增加,PE-LD/石蜡复合材料的相变烩逐渐增大。此外,硅藻土和活性炭填料的加人有利于提高相变烩,增强复合材料的稳定性。     

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。     

石蜡基复合相变材料的制备和稳定性研究

制备了能在室温下发生相变的石蜡基复合相变材料。采用熔点为50~52℃的固体石蜡和熔点约为5℃的两种液体石蜡为原料,按照一定的比例复配,通过熔融共混、自然冷却制备而成。研究了原料配比对相变温度的影响,并研究了相变材料的稳定性。结果表明:通过改变固液石蜡的质量配比,可获得不同相变温度的石蜡基复合相变材料。当两种液体石蜡、固体石蜡的质量比为1:4:5时,相变温度约为26℃,且随着液体石蜡的加入,复配石蜡的相变温度逐渐降低,相变材料室温下的扩散稳定性逐渐降低。当石蜡基复合相变材料通过硅藻土或碳酸钙吸附并用高密度聚乙烯作载体包裹处理后,复合相变材料的质量损失率明显降低,室温稳定性好。     

聚乙烯/石蜡相变储能材料的渗出性能

以石蜡作为相变介质,以含有石墨的高密度聚乙烯(HDPE)为载体基质,通过熔融共混的方法制备出HDPE/石蜡相变储能材料,研究了加入了硅藻土和活性炭的HDPE/石蜡相变储能材料发生相变后,固体石蜡的渗出程度。通过SEM分析,背散射电镜放大到4 500倍后,可以看到硅藻土在HDPE基体中的附着镶嵌,放大2 200倍后,得到活性炭在HDPE基体中整齐排布的图像。扩散-渗出圈法测试结果表明:50%的石蜡含量是HDPE对石蜡的大包覆量;硅藻土和活性炭都能增强固体石蜡这种相变介质在发生相变后的渗出稳定性。     

石蜡定形相变材料的包裹及热性能

利用原位聚合法,提出了对定形相变材料进行无机高分子材料再包裹,制备了硅胶封装石蜡定形相变材料的微胶囊,其石蜡的含量最高达到w(石蜡)=69.12%。用差示扫描量热仪(DSC)测定了微胶囊的热性能,并将测定粉体材料润湿性能的W ashburn方程应用于相变材料的亲油亲水性测定,评价了定形相变材料在胶囊封装前后的亲水性变化。结果表明,经硅胶封装的相变材料其相变焓为153.46 J.g-1,相变焓降低较少,而亲水性能有很大提高,确定了微胶囊产品中石蜡最佳质量分数为w(石蜡)=50%~56%。     

石蜡/MCM-41复合相变材料的结构及热性能

以石蜡为相变材料、SiO2介孔分子筛MCM-41为载体,采用溶液浸渍法制备了石蜡/MCM-41复合相变储能材料。应用SEM与TEM测试了复合材料的微观结构,利用TG-DSC测定了复合材料的相变温度、相变潜热及相变可逆性,通过FTIR对复合材料的兼容性进行了表征。实验表明,复合材料表面孔结构改善了相变可逆性,复合相变储能材料中石蜡的适宜质量分数为40%,相变温度为66.6℃,相变潜热为135.3 J/g。石蜡与MCM-41间是简单的嵌合关系,复合材料具有良好的热稳定性和兼容性。     

CNTs阵列增强石蜡/硅橡胶复合相变垫片的散热性能研究

电子技术的高速发展对散热技术提出了更高的要求,热界面材料作为散热技术的关键材料之一,面临着提高热导率以及减小传热热阻的挑战。将垂直碳纳米管阵列(VACNTs)和固-液相变材料石蜡(PA)与硅橡胶(SR)复合,研制了一种新型VACNTs/PA/SR复合相变垫片。研究表明,通过磁场校准方法可以使表面改性的镀镍多壁CNTs在SR中实现垂直定向排列,所得VACNTs/SR垫片较CNTs随机排列的垫片具有更高的热导率,并确定VACNTs/SR垫片中CNTs的适宜含量为6%(质量),对应垫片的热导率可达0.71 W/(m·K)。对于固定CNTs含量为6%(质量)但PA含量不同的一系列VACNTs/PA/SR相变垫片,PA的添加量不大于12.5%(质量)时,相变垫片克服了液态PA的泄漏问题;相变垫片在PA发生固-液相变后表现出硬度显著下降,热阻减少可达55.14%,并具备优异的热可靠性。将最佳VACNTs/SR垫片样品及最佳VACNTs/PA/SR相变垫片样品进行散热性能对比发现,与使用VACNTs/SR垫片的情况相比,使用VACNTs/PA/SR相变垫片时的模拟芯片不仅在温度上升阶段的升温速率更小,而且当芯片温度达到平衡后对应的平衡温度也更低,降低了3.5℃,显示出更好的散热性能。VACNTs/PA/SR相变垫片优良的特性和散热性能使其在电子设备散热领域具有良好的应用前景。     

石蜡-膨胀石墨复合相变材料热导率研究

在石蜡（PA）中复合添加膨胀石墨（EG）是提高石蜡基相变材料导热性能的一种常见方法,准确预测PA-EG复合相变材料的热导率对于其应用十分重要。通过对EG质量分数小于20%的PA-EG复合相变材料微观结构特征的分析,建立了基于EG纤维在PA中均匀分散的微观结构几何模型,数值模拟了完全均匀分散PA-EG单元体的相变过程,分析了EG质量分数及其粒径对PA-EG复合相变材料等效热导率的影响规律,并提出了可适用于不同制备方法的PA-EG复合相变材料热导率预测模型。模型预测结果与已报道EG质量分数小于20%的PA-EG复合相变材料实验结果能较好吻合,误差小于15.1%。     

石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能

以石蜡为相变材料,利用膨胀石墨多孔网络结构,通过物理吸附法制备出石蜡/膨胀石墨复合相变材料,并通过模压法制成定形相变材料板块。采用差示扫描量热分析仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)和Hot Disk 热常数分析仪等对复合相变材料进行了结构和性能的表征与测量,建立了冷/热循环实验系统以分析材料的蓄/放热性能等。结果表明:石蜡质量分数为80%的定形相变材料相变温度为27.27℃,相变焓为156.6 kJ·kg^-1。制备的定形相变材料具有相变过程形状稳定、热导率高、储热密度大等特点,并具有良好的稳定性和较长的使用寿命。     

80#石蜡/膨胀石墨定形复合相变材料的特性表征与分析

以80^#石蜡为相变材料,利用不同粒径膨胀石墨的多孔隙结构,以多层吸附、模压法压制方式制备了80^#石蜡/膨胀石墨定形复合相变材料。通过循环融冻实验分析了80^#石蜡的热稳定性和循环稳定性,滴定滤纸渗漏实验确定了不同组分复合相变材料的渗漏率。采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜（SEM）、Hot Disk热常数分析仪等仪器对所制备复合相变材料的相变潜热、多孔基吸附结构、热导率、渗漏率等特性进行了分析。结果表明：当膨胀石墨的添加质量分数达到整体组分的8%时,复合定形相变材料的相变温度为80.86℃（吸热）和76.08℃（放热）,相变潜热为130.12kJ/kg,且渗漏率小于0.3%。制备的复合定形相变材料具有形状稳定、渗漏率低、蓄热密度高的特点,且具有较长的使用寿命。     

泡沫铜/石蜡复合相变储能材料的储放热过程及数值模拟

作为储热和热管理技术的重要材料之一,相变储能材料通常具有储热密度较大、相变温度变化较小的优势,但其热导率较低,热传递效率较差。本文将泡沫铜用于石蜡相变储能材料的传热强化,通过测定相变储能材料储放热过程的温度变化,考察了添加泡沫铜对相变储能材料储放热速率和温度均匀性的影响,且在实验基础上对储能材料的放热过程进行建模并求解,得到温度云图,为实际应用提供理论依据。结果表明,添加泡沫铜后,石蜡的相变储热和放热时间分别缩短了16.67%和14.71%;储放热过程复合材料中心层与外层中心点的最大温差分别降低了91.5%和87.5%;建立放热过程相变储能材料温度随时间变化的模型,对比实际值和模型预测值,得到相关系数及标准误差分别为0.99℃和0.13℃,证明该模型准确度较高,可有效预测相变储能材料的温度变化情况。     

半纤维素/碳纳米管复合凝胶的溶胀性能

采用 (NH4)2S2O8-Na2SO3为引发剂体系,N,N-亚甲基双丙烯酰胺（BIS）为交联剂,利用自由基聚合法成功制备了半纤维素/碳纳米管复合凝胶。用SEM对凝胶的结构形态进行了研究分析;研究了单体比例、碳纳米管含量和pH值对凝胶溶胀率的影响;并应用溶胀动力学方程对试验数据进行拟合。研究结果表明：半纤维素/碳纳米管复合凝胶的溶胀率随着甲基丙烯酸/半纤维素比例的增加而减小,随着碳纳米管含量的增加而减小;pH≤11时随pH值的增加而增大,pH>11时随pH值的增加而减小。拟合结果表明整个溶胀过程符合Schott二级动力学模型。     

Electrical conductivity of carbon black/single-wall carbon nanotube/low-density polyethylene ternary composite foam

In order to obtain high electrical conductive low-density polyethylene (LDPE) foam, carbon black (CB), single-wall carbon nanotube (SWCNT), and LDPE (CB/SWCNT/LDPE) ternary composite foams were successfully fabricated by chemical compression molding method. The electrical conductivity, mechanical properties, microstructure, density, and crystallinity of the foam were studied in detail. It can be found that CB and SWCNT have synergistic effect. For the CB/SWCNT/LDPE composite foam which containing 19 wt % CB and 0.05 wt % SWCNT, its density is only 0.082 g cm⁻¹ and the electrical conductivity can reach at 2.88 × 10⁻⁵ S cm⁻³, which is far more than 15 orders of magnitudes of pure polyethylene and 4 orders of magnitudes times higher than sample which CB content is 19 wt %. It is noteworthy that ultralow concentration of SWCNT could drastically improve the electrical conductivity and reduce the density of LDPE foams. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48382.     

Cellulose acetate/multiwalled carbon nanotube nanocomposites with improved mechanical,thermal, and electrical properties

Cellulose acetate (CA)‐based nanocomposites with various contents of neat multiwalled carbon nanotube (MWCNT) or acid‐treated one (MWCNT‐COOH) are prepared via melt‐compounding method and investigated their morphology, thermal stability, mechanical, and electrical properties. SEM microphotographs reveal that MWCNT‐COOHs are dispersed uniformly in the CA matrix, compared with neat MWCNTs. FTIR spectra support that there exists a specific interaction between carboxyl groups of MWCNT‐COOHs and ester groups of CA, indicating good interfacial adhesion between MWCNT‐COOHs and CA matrix. Accordingly, thermal stability and dynamic mechanical properties of CA/MWCNT‐COOH nanocomposites were higher than those of CA/MWCNT composites. On the contrary, electrical volume resistivities of CA/MWCNT‐COOH nanocomposites are found to be somewhat higher than those of CA/MWCNT composites, which is because of the deterioration of graphene structures for MWCNT‐COOHs and the good dispersion of MWCNT‐COOHs in the CA matrix. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2010     

聚合物/碳纳米管复合材料的研究现状及在纤维中的应用

对聚合物/碳纳米管复合材料的制备和性能研究现状及碳纳米管对聚合物的增强机理作了综述,并介绍了此纳米复合材料在复合纤维制备中的应用。