納米材料摻雜SiO2-PEG復(fù)合相變材料的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、相變材料是一種新型高效儲(chǔ)能材料，隨著人們對(duì)環(huán)保節(jié)能需求的增加成為能源材料開發(fā)的研究熱點(diǎn)。有機(jī)相變材料因具有靈敏的可逆性、較高的相變潛熱、穩(wěn)定的物化性質(zhì)和低廉的價(jià)格成為最具潛力的相變儲(chǔ)能材料。聚乙二醇（PEG），是一種廉價(jià)的有機(jī)相變材料，相變溫度56～63℃，相變潛熱高達(dá)179.7J/g，但存在固液相變時(shí)易泄漏、傳熱性差等缺點(diǎn)，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。因此，改善PEG的性能缺陷成為國內(nèi)外研究的重點(diǎn)。
　　本論文設(shè)計(jì)合成了三種導(dǎo)熱增強(qiáng)型復(fù)合

2、相變材料：以SiO2為無機(jī)骨架實(shí)現(xiàn)定型，以PEG為有機(jī)相變組分實(shí)現(xiàn)能量?jī)?chǔ)放，通過原位摻雜納米材料Ag、ZnO和CeO2作為導(dǎo)熱增強(qiáng)相，分別制備了相變潛熱較高、傳熱性能更好的Ag-SiO2/PEG、ZnO-SiO2/PEG和CeO2-SiO2/PEG復(fù)合相變材料；并通過XRD、FTIR、同步熱分析儀和熱導(dǎo)率測(cè)試儀等對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了深入研究。主要內(nèi)容如下：
　　一.采用原位聚合法和溶膠凝膠法制備了納米Ag-SiO2/PEG

3、導(dǎo)熱增強(qiáng)型復(fù)合相變材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：Ag-SiO2/PEG復(fù)合材料具有良好的定型效果，SiO2改善了PEG相變過程中泄漏的問題；Ag和SiO2的無機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降低了PEG的結(jié)晶性能。摻雜納米Ag對(duì)相變潛熱影響不大，但隨著摻雜含量的增大，復(fù)合材料熱導(dǎo)率卻大幅升高。當(dāng)Ag摻雜質(zhì)量比為6％時(shí)，相變潛熱為121.24J/g；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)0.4315W/m·k，比PEG提高46.37%，比SiO2/PEG提高40.14

4、%。不同Ag摻雜含量的復(fù)合材料在330℃以下均具有良好的熱穩(wěn)定性。
　　二.以鈦酸丁酯預(yù)處理后的納米氧化鋅為摻雜相，在醇水混合溶劑中與PEG、SiO2通過超聲法和溶膠凝膠法制備了ZnO-SiO2/PEG導(dǎo)熱增強(qiáng)型復(fù)合相變材料。研究結(jié)果表明：采用鈦酸丁酯對(duì)ZnO進(jìn)行物理表面改性，可有效提高ZnO在溶劑中的分散性與穩(wěn)定性；ZnO與SiO2的摻雜降低了PEG的結(jié)晶性能。隨著ZnO摻雜含量的增加，相變潛熱有所下降，復(fù)合相變材料的熱導(dǎo)率卻明

5、顯提高。當(dāng)ZnO摻雜質(zhì)量比為6%時(shí)，相變潛熱為123.36J/g；材料熱導(dǎo)率為0.3306W/m·k，比SiO2/PEG增強(qiáng)了7.24%，比PEG增強(qiáng)12.01%。不同ZnO含量的ZnO-SiO2/PEG復(fù)合材料在330℃以下均具有良好的熱穩(wěn)定性。
　　三.以六偏磷酸鈉預(yù)處理后的納米氧化鈰為摻雜相，與PEG、SiO2通過超聲法和溶膠凝膠法制備了CeO2-SiO2/PEG導(dǎo)熱增強(qiáng)型復(fù)合相變材料。研究結(jié)果表明：采用六偏磷酸鈉對(duì)CeO2