含納米顆粒傳熱增強型相變復合儲能構件的制備與分析.pdf

1、目前，絕大多數(shù)相變材料在相變過程中存在過冷和導熱系數(shù)低等問題，嚴重制約了相變熱控系統(tǒng)在航天器中的應用。本文將SiO2、AlN、石墨烯三種高導熱納米微粒分別添加到石蠟、乙酰胺、赤藻糖醇、甘露醇四中相變材料中，減小了相變材料的過冷度，提高了其導熱系數(shù)，并對過冷度和熱導率的改善機理進行了模擬研究。
　　本研究主要內容包括：⑴利用磁力攪拌和超聲波分散的方法將納米顆粒均勻分擔到相變材料中，并通過真空熔融浸滲的方法制備了相變材料-納米微粒-泡

2、沫炭樣品。利用掃面電鏡、X射線能譜儀、X射線衍射儀對材料的性能進行了表征。⑵利用DSC對樣品進行測試，揭示了納米微粒和泡沫炭對相變材料相變性能產生的影響。通過添加納米顆?？梢允挂阴０返倪^冷度由38.4℃減小到7.7℃，使赤藻糖醇過冷度減小了36℃左右，并一定程度提高了相變材料的凝固焓。自行設計了相變材料熔化凝固實驗裝置，對乙酰胺復合相變材料樣品進行了50次熔化/凝固實驗，測量了乙酰胺的宏觀過冷度和熔化/凝固循環(huán)過程中性能的穩(wěn)定性。⑶基于

3、經典形核理論編寫程序，模擬了不同冷卻速率、納米微粒濃度和粒徑對相變材料結晶的影響規(guī)律。晶界模擬中，利用晶界調整理論解釋了相變材料凝固放熱不充分，再次熔化過程中熔點和熔化焓降低的現(xiàn)象，模擬結果與實驗結果符合的很好。⑷利用熱線法測量了各樣品的熱導率，研究了納米微粒與泡沫炭對相變材料熱導率的影響規(guī)律。利用有限元軟件對樣品的傳熱過程進行了模擬，模擬結果揭示了石墨烯的二維片層結構有利于形成導熱通路進而極大的提高相變材料的熱導率。測量值和模擬結果都