膠囊化復合相變材料在能源存儲與轉(zhuǎn)換、器件冷卻和智能控溫等方面具有廣泛的應用前景。在器件冷卻方面,由于目前電子器件芯片及航空電子向著高集成度、高封裝密度、小體積等方向的發(fā)展,電子器件的熱流密度迅速升高引起電子器件工作溫度急劇升高,這對于電子器件性能產(chǎn)生嚴重的危害。針對該問題,提高相變工質(zhì)中相變膠囊的熱響應性能以及時除去器件運行中產(chǎn)生的熱量從而實現(xiàn)高速冷卻對于該應用具有極其重要的意義�；诖�,本課題為了提高復合相變膠囊的熱響應能力,從減小粒徑和提高殼體導熱性能兩個途徑對復合相變膠囊進行了深入研究:（1）本課題中,通過溶膠凝膠法,以SiO2作為殼材,以硬脂酸（SA）和月桂酸（LA）分別作為相變核芯,制備了更小粒徑的復合相變納米膠囊。其中SA/SiO2納米膠囊的最佳相變焓為169.4J/g,包覆率高達71.0%;LA/SiO2的最佳相變焓為165.6J/g,包覆率85.9%。（2）在此基礎上,深入研究了 pH對于該合成工藝的影響,找到了控制復合相變納米膠囊形成的關鍵性環(huán)節(jié),并提出了形成機理:脂肪酸與SiO2復合的關鍵步驟是SiO2團簇和核芯乳液滴之間的凝并過程,而形成SiO2團簇的硅溶膠體系中... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－２物理相變原理圖??

?復合相變儲熱納米膠囊的形成機制及性能優(yōu)化基礎研究???Ｉ?ｕ?息?Ｘ?，?ｍ?？??＞：二心』熱，??：．?可逆?ａ??％、＊?＂Ｗ?感?＾?ＷＴｆ?＃？％、??．：、，？?Ｘ＾Ｊ?‘、：Ｊ??ｊ?１１１１１１?，?＃－?ｉ?ｐ??、、ｄ??圖２－３化學相變原理圖??ＰＣＭ是一種新型綠色的能源材料，它雖然自身不能產(chǎn)生任何形式的能??量，但是可以利用其相變熱效應，將外界環(huán)境中損失的熱量以潛熱的形式儲??存起來，在合適的條件下自主地將能量釋放利用，達到提高能量高利用率的??目的［１８１。因此，ＰＣＭ在實際使用中具有很好的應用價值和前景。早在２０世??紀４０年代，Ｍ．Ｔｅｌｋｅｓ展開了?ＰＣＭ潛熱儲存在太陽能系統(tǒng)和建筑供暖中的研??宄，開啟了人們對ＰＣＭ的認識【１９】。２０世紀６０年代，美國航空航天局看到??了?ＰＣＭ在航空航天的應用價值，使得ＰＣＭ的研究跨入新時代［２Ｃ］。美國約??有１２家ＰＣＭ的公司，是目前ＰＣＭ商業(yè)應用發(fā)展最快的國家，此外，中國、??英國和德國等國家也在積極推進ＰＣＭ的商業(yè)化進程［２１〗。我國對ＰＣＭ研究??最早的是清華大學［２２］，其在七十年代利用芒硝ＰＣＭ在石家莊郊區(qū)成功研制??了基于ＰＣＭ的太陽房，研究證實ＰＣＭ具有良好的應用效果。??２．２．２相變材料分類及選擇??ＰＣＭ的種類很多，存在的形式也各種各樣。迄今為止，人們研究過的天??然和合成的ＰＣＭ已超過４３００多種。美國Ｄｏｗ化學公司對近兩萬種的ＰＣＭ??進行了測試，發(fā)現(xiàn)只有１％的ＰＣＭ可以進一步研宄。目前研宄者基于現(xiàn)有ＰＣＭ??的相變方式、相變溫度和材料組成等分別對其進行了分類：ＰＣＭ按相變形式??一般可分為固

?北京科技大學博士學位論文???（＾ｐｃｉｖＴ）??４－ｉｉ?｜?｜氣Ｉ液｜?｜固液｜?｜固固??Ｉ?ｒ??無機Ｉ?｜有機Ｉ?－＼￥７ｔｍ??鹽類ｈ?石蠟｜?交聯(lián)聚乙烯￣￣??水和鹽－１醇類｜?聚氨酯??氫氧化物＿１脂肪酸｜?￣１聚丁二燦??合金Ｍ?１￣｜醋類Ｉ?ｉ－ｉ改性的聚乙二醇??圖２－４?ＰＣＭ的分類??其中，固一氣和液一氣兩種ＰＣＭ因相變時體積變化較大，伴隨大量氣??體存在，對容器和使用環(huán)境提出較高要求，盡管其具有很高的相變潛熱，但??實際應用較少。固－固ＰＣＭ在相變過程中體積變化較小，同時由于無液相或??氣相物質(zhì)形成，在實際使用中無需對其進行額外的封裝，這使得其系統(tǒng)的結(jié)??構和操控條件相對簡單。但固－固ＰＣＭ也存在相變潛熱較孝嚴重的塑晶現(xiàn)??象［２３］、材料品種較少、存在過冷和相分離，在實際使用中儲能效率不高。固??－液ＰＣＭ利用材料熔化與凝固過程中的吸熱與放熱現(xiàn)象，實現(xiàn)對熱能的存儲??和釋放。在材料固－液相變過程中，物質(zhì)相轉(zhuǎn)變焓較大而體積變化不大，同時??其相變過程緩和且易于控制。鑒于固－液ＰＣＭ的優(yōu)點，目前它已成為研究使??用中最受關注的材料類別［２４］。??根據(jù)相變溫度ＰＣＭ可分為三類：低溫（小于１５°Ｃ）、中溫（１５—９０°Ｃ）和高??溫（大于９０°Ｃ）［２５］。其中，中低溫相變材料適用于空調(diào)儲冷、電子器件冷卻、??建筑調(diào)溫等，高溫ＰＣＭ適用于核反應以及工業(yè)的廢熱利用、太陽能發(fā)電站??以及航空等方面。??根據(jù)化學組成ＰＣＭ主要分為無機、有機及共晶材料。無機類ＰＣＭ包括??結(jié)晶水合鹽、熔融鹽、金屬合金等［２６］。其中，結(jié)晶水合鹽應用相對廣泛，其??具有較為寬泛的熔

【參考文獻】：
期刊論文
[1]相變儲能材料及其應用研究進展[J]. 陳穎,姜慶輝,辛集武,李鑫,孫兵楊,楊君友.  材料工程. 2019(07)
[2]世界能源發(fā)展趨勢與中國能源未來發(fā)展方向[J]. 張所續(xù),馬伯永.  中國國土資源經(jīng)濟. 2019(10)
[3]相變儲能技術發(fā)展應用及其經(jīng)濟性分析[J]. 晉飛,楊文佳,劉曉亮,張新倫,周玉.  科技經(jīng)濟導刊. 2019(09)
[4]淺談我國能源結(jié)構現(xiàn)狀及對策[J]. 黃佐菊.  石化技術. 2018(03)
[5]相變微膠囊導熱率及功能化研究進展[J]. 李彥慶,張麗燕,周莉,徐新宇.  化工新型材料. 2018(01)
[6]石蠟/水相變?nèi)橐旱闹苽渑c性能[J]. 黃莉.  化工學報. 2018(04)
[7]復合相變蓄熱材料研究進展[J]. 李貝,劉道平,楊亮.  制冷學報. 2017(04)
[8]相變蓄熱材料應用于太陽能采暖的研究現(xiàn)狀[J]. 朱傳輝,李保國.  中國材料進展. 2017(03)
[9]相變儲能技術在谷電蓄熱供暖中的應用研究[J]. 張繼皇,孫利,楊強,李文.  電力需求側(cè)管理. 2016(02)
[10]微膠囊技術在蓄熱調(diào)溫非織造布壁紙上的應用[J]. 劉美娟,劉星.  產(chǎn)業(yè)用紡織品. 2016(02)

碩士論文
[1]相變材料冷卻技術在18650鈦酸鋰電池熱管理中的應用研究[D]. 邱駿光.廣東工業(yè)大學 2015
[2]相變材料應用于電子器件的控溫性能研究[D]. 石國權.華南理工大學 2013
[3]Pickering乳液的制備及其應用研究[D]. 王莎.西安科技大學 2010
[4]納米流體強化傳熱實驗研究[D]. 梁中麗.青島科技大學 2005



本文編號：3031485