復(fù)合定形蓄能相變材料研究進(jìn)展修改

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1、復(fù)合定形蓄能相變材料的研究進(jìn)展仝倉(cāng)，李祥立(大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部，遼寧啊，大連116024)摘要：簡(jiǎn)述了復(fù)合定形蓄能相變材料的分類(lèi)，著重討論了熔融共混法、物理吸附法、壓制燒結(jié)法、接枝共聚法、微膠囊化法、原位插層法、溶膠一凝膠法等七種主要制備復(fù)合定形蓄能相變材料方法，分析了各種方法的優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題，并指岀各種方法適用于制備的相變材料類(lèi)型。此外捉出了復(fù)合定形相變材料的發(fā)展方向，可作為研究和工程應(yīng)用的參考。關(guān)鍵詞：定形相變材料制備方法1.引言：蓄能技術(shù)的發(fā)展解決了熱能供需時(shí)間和空間失配的矛厲，提高了能源利用率。相變蓄能材料從上個(gè)世紀(jì)70年代在工業(yè)和新能源

2、領(lǐng)域受到重視后發(fā)展到現(xiàn)在，新型材料和制備方法不斷涌現(xiàn)，其中高溫相變蓄能材料已經(jīng)在航空航天、熱機(jī)、磁流體發(fā)電、A陽(yáng)能等領(lǐng)域得到了應(yīng)用；而中低溫相變蒂能材料應(yīng)用于綠色建筑、余熱回收、太陽(yáng)能熱儲(chǔ)存、空？、保暖服裝、電了設(shè)備等領(lǐng)域。蓄能技術(shù)按工作介質(zhì)所處狀態(tài)分為顯熱蓄能技術(shù)、潛熱蓄能技術(shù)和熱化學(xué)蓄能技術(shù)⑴，其屮以相變蓄能材料(PCMs：phasechangematerials)為支撐的潛熱蓄能技術(shù)，具有儲(chǔ)能密度大，溫度恒定，體積小，性能穩(wěn)定籌優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究熱點(diǎn)之一。相變材料按相變方式可分為固一固PCMs、固一液PCMs、固一氣PCMs、液一氣PCMs

3、。后兩者在相變過(guò)程中體積變化佼大，且有氣體產(chǎn)生，不符合實(shí)際工程要求；前兩者則包括熔融鹽，金屬合金，結(jié)晶水合鹽，多元醇，脂肪酸，石蠟等，但其中大部分材料都冇一個(gè)共同的缺陷：相變過(guò)程屮有液相產(chǎn)生，會(huì)造成原材料的泄漏，腐蝕容器，污染T作環(huán)境，從而導(dǎo)致儲(chǔ)熱效率，安全系數(shù)大幅降低等一系列問(wèn)題。通過(guò)研發(fā)合適的復(fù)合定形儲(chǔ)能材料，既可以解決液相泄漏的問(wèn)題，乂在一定程度上調(diào)節(jié)材料的相變溫度，捉髙其熱傳導(dǎo)率，使其更好的滿(mǎn)足工程需要。2.復(fù)合定形蓄能材料的主要制備方法復(fù)合定形蓄能材料是指在固一固/固一液相變材料的基礎(chǔ)上通過(guò)各利1方法把有機(jī)物與有機(jī)物/無(wú)機(jī)物結(jié)合后制備的定形材料

4、，一般包括工作質(zhì)和載體。復(fù)合定形相變材料按照相變方式分為固—固相變蓄能材料和形狀穩(wěn)定的固—液相變蓄能材料[2],按載體材料可分為聚合物革定形相變材料、無(wú)機(jī)多孔基定形相變材料、微膠囊定形相變材料、有機(jī)/無(wú)機(jī)納米級(jí)定形相變材料等，其制備方法主要有以下兒種：熔融共混法、物理吸附法、壓制燒結(jié)法、接枝共聚基金資助:國(guó)家自然科學(xué)基金(51278076),中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助(DUT14QY13)2」熔融共混法熔融共混法是利用工作物質(zhì)和載體基質(zhì)的相容性，通過(guò)熔融狀態(tài)混合在一起制成的相變材料，載體基質(zhì)起定形作用。AhmetSari⑶使用熔融共混法制作石蠟一

5、髙密度聚乙烯定形相變材料，發(fā)現(xiàn)當(dāng)鬲密度聚乙烯所占比例在30%以上時(shí)，相變過(guò)程沒(méi)有液體滲出。聚乙烯的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)其骨架作川，把石蠟封裝在里面，相變時(shí)微觀上液化，但宏觀上仍表現(xiàn)為固體，制備成形狀穩(wěn)定的固一液相變蓄能材料；方春香⑷以熔融共混法為實(shí)驗(yàn)基木方法，多次測(cè)試確定石蠟：高密度聚乙烯：SEBS：膨脹石墨=80：15：5：6為最佳配比，形成定形產(chǎn)物的同時(shí)，乂提高其導(dǎo)熱系數(shù)；牟興瑞等⑸將三經(jīng)甲基氨基甲烷(TAM)和2—氨基一2—甲基—1,3—內(nèi)二醇(AMP)按不同的比例混合，在相當(dāng)大的濃度范圍內(nèi)二元體系的轉(zhuǎn)變溫度測(cè)定保持在67?87°CZ間，較Z純TAM的轉(zhuǎn)變

6、溫度(133.83°C)冇較大的下降，更適宜川作較低溫度的貯熱材料，制備成固一固定形相變材料：總的來(lái)說(shuō)，熔融共混法適用范圍廣泛，多用來(lái)制備聚合物基相變定形材料，其制備的材料己經(jīng)在空調(diào)制冷等領(lǐng)域得到了應(yīng)用，如Cheng等⑹運(yùn)用石蠟、高密度聚乙烯、膨脹石墨等材料建造的存儲(chǔ)冷凝器，比家用冰箱效率耍鬲出10%以上，而成本基本保持。共混法的優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、操作方便；缺點(diǎn)是工作質(zhì)和載體首先要具備相融的特性，而材料容易發(fā)生相分離，相變材料易從載體滲出。特別是啟機(jī)相變材料和高分子聚合物的共混時(shí)，當(dāng)溫度高于高分子聚合物的相變溫度后，表現(xiàn)為固一液相變，不能保持形狀的穩(wěn)

7、定，同時(shí)也易燃，不安全。2.2物理吸附法利用一種多孔材料(常用的有膨脹珍珠巖、蛙石、海泡石、蒙脫土、膨脹石墨、陶瓷、石育及多孔材料制品)作為載體，把液態(tài)的有機(jī)物吸附進(jìn)去以起到定形作用。張磊等⑺為克服聚乙二醇(PEG)液相流動(dòng)，導(dǎo)熱系數(shù)低等缺點(diǎn)，分別通過(guò)機(jī)械攪拌，真空浸滲的方法制備PEG/膨脹石墨(EG)和PEG/納米石墨片(GnPs)復(fù)合相變材料，當(dāng)EG或者GnPs所在比例在6%?8%時(shí)，PEG/EG或PEG/GnPs可以完全定形，并把導(dǎo)熱系數(shù)由純PEG的0.3W/(m2?k)左右提高到2.1W/(m2-k)左右，制備一種比較理想的定形材料。胡小東岡等以

8、石蠟為相變材料”利用膨脹石墨多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)“通過(guò)物理吸附法制備出石蠟/膨脹石墨復(fù)合