發(fā)布時間：2019-07-31 20:40

【摘要】：由于相變材料(Phase Change Materials, PCM)能量存儲密度高、能量轉(zhuǎn)換效率高、儲存和釋放熱能時幾乎具有恒定的溫度的特點,在熱能存儲系統(tǒng)受到各國越來越多的關(guān)注。金屬相變材料高溫時活性大,容易引起容器的腐蝕,必須要考慮如何對金屬相變材料進(jìn)行可靠封裝。相變微膠囊(Microencapsulation Phase Change Materials, MEPCM))形式是解決這一問題的重要方法。針對以往電鍍法制備金屬相變微膠囊存在的一系列問題,本文采用脈沖微孔噴射法(即POEM法),利用偏晶合金相分離特性一步制備出滿足相變微膠囊要求的Bi-Ga核殼結(jié)構(gòu)粒子,探討了制備頻率、熔煉保溫時間和環(huán)境冷卻氣氛對制備的影響。對這些相變微膠囊進(jìn)了吸放熱循環(huán)穩(wěn)定性測試,研究了相變微膠囊熱循環(huán)后熱物性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。首先,設(shè)計了5種組分的Bi-Ga微膠囊粒子Bi50Ga50、Bi45Ga55、Bi30Ga70、 Bi25Ga75、Bi20Ga80,利用POEM制備粒徑均一、分散度小的Bi-Ga合金微粒子,這些該微粒子具有高熔點的Bi富集相為外殼及低熔點的Ga富集相為核心的核殼結(jié)構(gòu),每個組分下均形成了較為完美的核殼形貌。改變振動頻率會影響微粒子的粒徑分布和球形度。振動頻率為10 Hz可滿足所有組分的制備工作,但是100 Hz振動頻率對于一些成分制備不利。對于Ga含量少,Bi含量多的組分,可延長保溫時間來保證充分合金化,以達(dá)到更好形貌粒子的制備；對于Ga含量多,Bi含量少的組分,需采用冷卻能力更強的氣體作為冷卻氣氛,保證微膠囊粒子能夠完整的凝固；對于臨界組分則兩方面都考慮。其次,利用SEM、EDS等對POEM法制備出的單分散相變微膠囊進(jìn)行表征分析,發(fā)現(xiàn)微膠囊粒子都形成了很好的核殼結(jié)構(gòu)。以臨界組分為界限,左邊Ga含量少的組分,保溫90min、Ar氣做冷卻氣體能夠形成更好的核殼形貌；右邊Ga含量多的組分,40 min、 He氣做冷卻氣體能形成很好的核殼結(jié)構(gòu)；臨界組分保溫60min, Ar:He=3:2做冷卻氣體能實現(xiàn)良好的核殼結(jié)構(gòu)。最后,選取三組粒子Bi45Ga55、Bi30Ga70、Bi25Ga75作為代表組分進(jìn)行0-600次熱循環(huán)性能的研究,通過SEM掃描觀察不同循環(huán)次數(shù)下,核殼結(jié)構(gòu)形貌的變化,研究微膠囊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。利用DSC分析其相變點、相變潛熱的變化。結(jié)果表明,熱循環(huán)后核心形貌會略有變化,但核殼結(jié)構(gòu)保持不變；熱循環(huán)對熔化開始溫度、相變潛熱的影響較小。說明利用其熱物理性能良好,比較適宜用作相變微膠囊。
【圖文】：

Ｅｌ逡逑Ａ邐ｍ邐Ｂ逡逑圖１．３典型偏晶合金相圖【２＂】逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ａ邋ｔｙｐｉｃａｌ邋ｐｈａｓｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ邋ｍｏｎｏｔｅｃｔｉｃ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ逡逑由于核殼型粒子包括內(nèi)核和外殼層，，內(nèi)核、外殼由一種或者幾種合金組成，由于其逡逑結(jié)構(gòu)、大小、組成排列的不同而具有特殊的電、光、化學(xué)等特性，可以通過改變外殼的逡逑成分來改變其熱、光、電、磁、催化等性質(zhì)，內(nèi)核元素則決定其結(jié)構(gòu)特征像強度、比熱逡逑容等�；云Ш辖鹣喾蛛x而發(fā)展起來的核殼型結(jié)構(gòu)材料己經(jīng)拓展為化學(xué)、物理、生物逡逑等多學(xué)科交叉領(lǐng)域，并且在能源、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、建筑、非線性光學(xué)器件、電發(fā)光器件及逡逑催化助劑等方面表現(xiàn)出了卓越的研究價值和廣闊的應(yīng)用前景。有望在包括儲熱膠囊、電逡逑子封裝等不同應(yīng)用領(lǐng)域取得突破。逡逑１００邋ｕｍ逡逑圖１．４邋Ｃｕ－３１．４Ｆｅ－３Ｓｉ－０．６Ｃ邋（重量百分比％）合金粉體微觀結(jié)構(gòu)【〗９】逡逑ｆｉｇ．邋１．４邋Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

子封裝等不同應(yīng)用領(lǐng)域取得突破。逡逑１００邋ｕｍ逡逑圖１．４邋Ｃｕ－３１．４Ｆｅ－３Ｓｉ－０．６Ｃ邋（重量百分比％）合金粉體微觀結(jié)構(gòu)【〗９】逡逑ｆｉｇ．邋１．４邋Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋Ｃｕ－３１．４Ｆｅ－３Ｓｉ－０．６Ｃ邋（ｗｅｉｇｈｔ邋％）邋ａｌｌｏｙ邋ｐｏｗｄｅｒｓ逡逑－７邋－逡逑
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB34

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 高玉來;翟啟杰;徐匡迪;;微納液滴的凝固及熔化特性研究[J];上海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年04期

本文編號：2521559