發(fā)布時間：2021-02-18 01:32

　　熱能儲存技術(shù)能有效提高能源利用效率,為克服能源危機和環(huán)境污染問題起到了重要的積極作用。潛熱儲存主要是利用相變材料（PCM）發(fā)生相變時的潛熱實現(xiàn)熱能的儲存和利用,是目前最重要的熱能儲存方式。然而在實際應(yīng)用中,絕大多數(shù)PCM都存在熱導率過低的缺點,尤其是傳統(tǒng)的有機PCM,極大地限制了熱能存儲系統(tǒng)的熱響應(yīng)速率和系統(tǒng)效率。隨著納米技術(shù)的發(fā)展,新型納米材料因其獨特的體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等特征,在諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力,有望通過添加高導熱納米粒子改善傳統(tǒng)PCM的導熱特性。本文選取新型的二維碳納米材料石墨烯作為PCM的添加劑,通過實驗測量和分子動力學模擬研究了石墨烯/正十八烷復合PCM的相變熱特性。首先,采用兩步法制備了納米石墨烯片/正十八烷復合PCM,對其分散穩(wěn)定性、微觀形貌結(jié)構(gòu)以及化學相容性進行了表征,對比研究了納米石墨烯片添加量對復合PCM相變溫度、相變焓、比熱、導熱系數(shù)及熱穩(wěn)定性的影響。研究表明:分散劑的加入顯著提高了復合體系中納米石墨烯片的分散穩(wěn)定性,體系經(jīng)多次相變循環(huán)后未產(chǎn)生明顯團聚或沉降。納米石墨烯片在正十八烷基體中依然保持著良好的片層狀結(jié)構(gòu)且分散均勻,復合過程中... 

【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
符號表
1 引言
2 文獻綜述
    2.1 相變儲熱材料概述
    2.2 石墨烯復合相變材料研究進展
    2.3 微尺度熱物性求解方法
        2.3.1 熱量傳輸粒子-聲子
        2.3.2 分子動力學
        2.3.3 第一性原理
    2.4 熱物性測試方法
        2.4.1 相變溫度、潛熱及比熱測試方法
        2.4.2 導熱系數(shù)測試方法
    2.5 復合材料導熱模型
        2.5.1 Maxwell模型
        2.5.2 Hamilton-Crosser模型
        2.5.3 Cheng-Vachon模型
        2.5.4 Nielsen-Lewis模型
        2.5.5 Lin模型
        2.5.6 Y.Agari模型
    2.6 本文的研究內(nèi)容
3 納米石墨烯片復合相變材料的制備及熱物性測試
    3.1 引言
    3.2 納米石墨烯片復合相變材料的制備
        3.2.1 實驗材料和儀器
        3.2.2 制備過程
    3.3 性能表征
        3.3.1 微觀形貌測試
        3.3.2 紅外吸收光譜分析
        3.3.3 差示掃描量熱實驗
        3.3.4 導熱系數(shù)測試
        3.3.5 熱重分析
    3.4 實驗結(jié)果及分析
        3.4.1 分散穩(wěn)定性
        3.4.2 材料形貌
        3.4.3 化學相容性
        3.4.4 相變特性
        3.4.5 導熱系數(shù)
        3.4.6 熱穩(wěn)定性
    3.5 本章小結(jié)
4 石墨烯復合相變材料相變過程的分子動力學模擬
    4.1 引言
    4.2 模型與方法
        4.2.1 模型的建立
        4.2.2 模擬方法及參數(shù)選取
        4.2.3 導熱系數(shù)計算方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 模型驗證
        4.3.2 自擴散系數(shù)與熔點
        4.3.3 勢能與比熱
        4.3.4 導熱系數(shù)
        4.3.5 徑向分布函數(shù)
        4.3.6 速度自相關(guān)函數(shù)
    4.4 分子動力學模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的多尺度分析
    4.5 本章小結(jié)
5 石墨烯/正十八烷復合相變材料在納米Al表面的分子動力學模擬
    5.1 引言
    5.2 模型與方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 勢能變化
        5.3.2 均方位移與自擴散系數(shù)
        5.3.3 徑向分布函數(shù)
        5.3.4 結(jié)構(gòu)演變
        5.3.5 空間取向相關(guān)函數(shù)
        5.3.6 相對濃度
        5.3.7 導熱系數(shù)
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論及展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄
    A.作者在攻讀學位期間論文目錄
    B.作者在攻讀碩士學位期間參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨片層對有機相變材料導熱性能的影響[J]. 陳宏,朱冬生,漆小玲,張秀榮.  材料導報. 2011(22)
[2]氧氣在聚丙烯內(nèi)吸附和擴散的分子模擬[J]. 陶長貴,馮海軍,周健,呂玲紅,陸小華.  物理化學學報. 2009(07)

博士論文
[1]含無機納米顆粒復合相變儲能材料的制備及熱性能研究[D]. 王繼芬.華東理工大學 2011



本文編號：3038845