棕櫚酸-炭材料相變復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、通過相態(tài)變化將熱能儲存與釋放的相變材料可以提高能量利用效率、解決能量在時間與空間上的不匹配，有助于解決能源短缺、環(huán)境污染等世界性難題，被認為具有極大的利用價值。與此相對應(yīng)，來源豐富、應(yīng)用范圍廣泛且擁有較高熱導(dǎo)率的炭材料被認為是21世紀最具有前景的材料之一。因此，將炭材料與相變材料聯(lián)用，以此解決相變材料熱導(dǎo)率低的方法已經(jīng)成為當前研究的熱點。
　　本文選用可大量產(chǎn)自于農(nóng)副產(chǎn)品并應(yīng)用于太陽能低溫儲能的棕櫚酸作為相變材料，分別采用將棕櫚酸

2、封裝于介孔活性炭中并向此復(fù)合材料中添加高熱導(dǎo)率石墨粉的方法增強熱導(dǎo)率、將棕櫚酸封裝于高熱導(dǎo)率的膨脹石墨中、向棕櫚酸中添加碳納米管增強基體的熱導(dǎo)率。以期獲得具有較高熱導(dǎo)率、相變潛熱以及較好熱穩(wěn)定性的復(fù)合材料。
　　(1)采用具有三維多孔結(jié)構(gòu)的介孔活性炭為載體，通過物理共混浸漬法制備了一系列不同質(zhì)量比的棕櫚酸/活性炭相變材料。通過對活性炭孔隙結(jié)構(gòu)的研究、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析以及復(fù)合材料的DSC對比分析，得出了活性炭與棕櫚酸發(fā)生的反應(yīng)導(dǎo)致了

3、復(fù)合材料較低的相變潛熱效率以及熔點的降低。與此同時，本章通過熱循環(huán)實驗驗證了棕櫚酸與活性炭之間55/45的質(zhì)量比是最佳的。此復(fù)合材料相變潛熱為78.2 J/g，100次熱循環(huán)之后未發(fā)生泄漏，相變潛熱維持率高達99.0％。向此復(fù)合材料中添加質(zhì)量分數(shù)為1％的石墨粉后制得了棕櫚酸/活性炭/石墨相變復(fù)合材料，其相變潛熱為76.9 J/g，熱導(dǎo)率為0.354 W/m K，相對于棕櫚酸提高了65.4％。
　　(2)采用具有三維多孔結(jié)構(gòu)的膨脹石

4、墨為載體，通過物理共混浸漬法制備了一系列不同質(zhì)量比的棕櫚酸/膨脹石墨相變復(fù)合材料。通過對不同質(zhì)量分數(shù)的復(fù)合材料進行的多次熱循環(huán)實驗，得出了棕櫚酸與膨脹石墨之間6∶1的質(zhì)量比是最佳的。該復(fù)合材料相變潛熱為169.7 J/g，經(jīng)過100次熱循環(huán)之后未發(fā)生泄漏，相變潛熱高達維持率高達98.9％。非常值得一提的是，膨脹石墨將相變材料的熱導(dǎo)率由0.214 W/m k提升到了2.465 W/m k，熱導(dǎo)增強率高達10.5倍。
　　(3)采用氧

5、化后接枝γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的方法處理碳納米管，并分別將碳納米管、氧化碳納米管及接枝碳納米管分散入棕櫚酸基體中制備管/基質(zhì)量比為1/100的相變復(fù)合材料。通過對三種相變復(fù)合材料的紅外、形貌、分散度、相變潛熱的綜合對比分析，得出了接枝碳納米管在基體中分散度最高，與基體之間結(jié)合力最大，故其復(fù)合材料相變潛熱值最高，高達201.7 J/g。更值得一提的是，與棕櫚酸相比，含接枝碳納米管的復(fù)合材料相變潛熱較高并且熱導(dǎo)率提升了34