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文檔簡介
1、相變儲能材料的研究近年來引起了廣泛的關注,它可以應用于太陽能儲存、節(jié)能建筑材料和余熱的回收利用等諸多領域。有機相變材料具有理想的相變潛熱、無毒無腐蝕、化學性質穩(wěn)定等優(yōu)點,但具有導熱系數(shù)低、相變時易泄露等缺點。為了克服有機類相變材料的缺陷,必須提高相變材料的導熱性能。石墨烯具有諸多特殊的物理性能,如超高的導熱系數(shù),對于提高相變材料熱導率具有廣泛的前景。
本論文通過三種不同的方法制備石墨烯,提高有機相變材料導熱性能,并采用多種測試
2、方式對制備的復合相變材料的性能進行深入研究。研究的主要內容如下:
(1)通過改進Hummers法制備氧化石墨烯,再用水合肼還原制備了石墨烯納米片(GNs)。將GNs與相變材料(PCM)復合制備GNs/PCM復合相變材料。通過SEM、TEM、FT-IR、XRD、DSC和熱常數(shù)分析儀等測試對石墨烯和復合前后的相變材料進行測試。結果表明:隨著GNs添加量的增大,復合相變材料的熱導率逐漸增大,當GNs含量為2wt%時,熱導率為1.84
3、28 W/(m·K),是純PCM熱導率的10.1倍。200次冷熱循環(huán)后GNs/PCM復合相變材料的熱導率降低。GNs/PCM復合相變材料熱焓值ΔHm和ΔHc分別為208.2 J/g和195.4 J/g,GNs的添加對相變材料的相變溫度和相變焓影響很小。FT-IR和XRD分析得出GNs和PCM沒有發(fā)生化學反應,并且晶體結構沒有發(fā)生變化。
(2)采用160℃水熱還原不同濃度的氧化石墨烯溶液制備石墨烯自組裝氣凝膠(SGA),分別采用
4、自然吸附法和真空浸漬法制備SGA/PCM復合相變材料,并通過SEM、FT-IR、XRD、DSC和熱常數(shù)分析儀等測試對復合前后的相變材料進行測試。測試結果表明:當GO濃度為2 mg/mL時,自然吸附法和真空浸漬法制備的SGA2/PCM復合相變材料熱導率分別為1.7123 W/(m·K)和2.7324 W/(m·K),明顯高于純PCM的熱導率;熱焓值ΔHm和ΔHc分別為203.4 J/g和194.5 J/g、209.1 J/g和197.6
5、J/g。真空浸漬法制備的SGA2/PCM復合相變材料比自然吸附法穩(wěn)定。SGA對PCM的晶體結構基本沒有影響,沒有發(fā)生化學反應導致新的物質生成。
(3)采用環(huán)境友好型還原劑維生素C還原氧化石墨烯的方法制備三維多孔石墨烯氣凝膠(VC-GA)。并通過SEM證實所制備的VC-GA結構表面光滑而內部三維多孔結構。VC-GA可顯著提高相變材料PCM的熱導率,特別當起始氧化石墨烯的濃度為3mg/mL時,VC-GA3/PCM復合相變材料的熱導
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