納米膠囊智慧型可調相變材料的製備及蓄熱特性基礎研究

《納米膠囊智慧型可調相變材料的製備及蓄熱特性基礎研究》是依託昆明理工大學，由吳淑英擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：納米膠囊智慧型可調相變材料的製備及蓄熱特性基礎研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳淑英
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

強化相變材料傳熱性能以提高儲能系統效率，對減少CO2排放和解決能源短缺具有重要的科學意義和實用價值。申請人在原有工作基礎上，將有機烷烴相變材料（PCM）向碳納米管（CNTs）管內填充，製備成智慧型可調的相變納米膠囊，以強化PCM的導熱和相變傳熱性能。深入研究常溫常壓下溶質連續自擴散嵌入碳納米管的膠囊化技術，研究基於此技術製備的CNTs/PCM複合相變蓄熱材料的製備工藝、形貌、相變傳熱性能、蓄熱能力、工作穩定性和長期使用性能，並研究PCM向CNTs管內自擴散的填充機理，闡述該類材料的儲能機制。在此基礎上開發出熱回響迅速、相變溫度可調、儲熱密度高、相變可逆性好、使用壽命長的新一代納米膠囊型複合相變蓄熱材料，拓寬其在節能環保、能源儲存、溫度調控等相關領域中的套用。

結題摘要

本文採用真空滲透法，將相變材料石蠟和月桂酸進行碳納米管（CNTs）的管內填充，製備了納米膠囊相變蓄熱材料，CNTs管內石蠟和月桂酸的質量百分比分別為16.24%和8.47%。由於納米受限空間效應，石蠟和月桂酸進入CNTs管內後的相變溫度均低於純相變材料。與將空的碳納米管添加到導熱油中相比，添加石蠟納米膠囊相變材料到導熱油中作為熱界面材料時，具有更好的控溫能力。分子動力學研究結果說明，與自由狀態下雜亂無章的形貌不同，正二十六烷烴分子在納米尺度受限空間中呈現靠近碳納米管的環狀結構。當溫度保持不斷上升時，通過碳原子隨機熱運動，碳納米管中的烷烴分子有序性下降，即相變材料的熔化過程為一有序度降低的過程。高有序性、 CNTs對烷烴分子的受限作用是導致納米膠囊相變材料相變溫度降低的重要原因，驗證了實驗數據。烷烴分子的填充度會影響烷烴分子在管內的分布、有序度和擴散性質，填充數目增加會在管內形成多層環狀結構，但CNTs的手性對以上參數影響不大。本研究成果獲得了納米膠囊相變材料在納米尺度受限空間條件下的熱物理性質變化規律，對有機相變材料在微電子冷卻領域作為熱界面導熱材料的套用進行了探索，為其實際套用提供了參考依據。