能源問題關(guān)系著人類的生存和社會的發(fā)展,面對不可再生能源的逐漸枯竭,發(fā)展新能源和儲能技術(shù)尤為重要。儲能材料是儲能技術(shù)的核心,而低導(dǎo)熱是限制儲能材料實際應(yīng)用的一大難題,用具有極高導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱填料與儲能材料做復(fù)合材料可有效改善儲能材料的導(dǎo)熱性能。季戊四醇是一種典型的新戊基多元醇類,其碳鏈較長,分子量較高,醚鍵穩(wěn)定,發(fā)生固-固相變會伴隨著大量熱量,是一種理想的相變儲能材料。石墨烯是由碳原子組成的六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料,具有極好導(dǎo)熱性能,是一種理想的導(dǎo)熱填料。本文以季戊四醇為基體材料,石墨烯和氧化鋁做導(dǎo)熱填料,通過分子動力模擬與實驗研究相結(jié)合的方法,研究了石墨烯和氧化鋁對復(fù)合相變材料導(dǎo)熱性能以及其他熱物性參數(shù)的影響,探究其內(nèi)在作用機理。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:借助Materials Studio軟件,構(gòu)建PE/GE、PE/Al2O3復(fù)合相變材料模型,通過非平衡態(tài)模擬方法進行模擬計算,對模擬數(shù)據(jù)進行整理分析,模擬結(jié)果表明,石墨烯和氧化鋁的添加,增大了復(fù)合相變材料的比熱容,且隨著導(dǎo)熱填料質(zhì)量比的增大而增大,石墨烯對材料整體的提升效果更好;PE/GE、PE/Al2O3復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)... 

【文章來源】：青島大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

幾種常見的儲能

青島大學(xué)碩士學(xué)位論文17其中，r表示任意兩原子之間間距，ε和σ都表示勢能參數(shù)，ε是勢能曲線上深度的表征量，σ是系統(tǒng)中兩原子平衡距離的表征量，這兩個值在不同系統(tǒng)體系中可以根據(jù)需要進行設(shè)置。如圖2.3所示，是LJ勢函數(shù)的曲線圖。LJ勢函數(shù)模型很簡單，計算量也較小，被廣泛應(yīng)用于力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等學(xué)科的物理性質(zhì)模擬，適用于生物分子、高分子有機物等各類分子結(jié)構(gòu)的分子動力學(xué)計算。圖2.3LJ勢函數(shù)曲線圖Airebo勢，它是由Torsion、LJ和Rebo三種勢函數(shù)集合而成的，其中Rebo是由tersoff勢演變而來的，它主要用來描述碳納米管和石墨烯的結(jié)構(gòu)類型，而Torsion是描述四體作用勢的。Airebo勢函數(shù)可以用如下關(guān)系式表示：iijjikkjilTorskijlLJijReboijEEEE][21、、、2-(16)其中，eboRijE表示Rebo勢函數(shù)，LJijE表示LJ勢函數(shù)，orsTkijlE表示Torsion勢函數(shù)。Rebo勢函數(shù)是以tersoff勢函數(shù)為基礎(chǔ)的，表達式為：AijijRijReboijEVbV2-(17)其中，第一項表示分子排斥作用，第二項表示分子吸引作用。Torsion勢函數(shù)，其表達式為：)()()()(kijlTorsjljlijijkikiTorskijlrwrwErwVw2-(18)其中，w表示扭轉(zhuǎn)角度，orsTV表示勢壘高度。

第二章中已經(jīng)介紹了分子動力學(xué)模擬計算中涉及的參數(shù)和步驟，指導(dǎo)針對本文研究對象進行系綜、力場的選擇，以及控溫控壓的參數(shù)設(shè)置。本章借助 Materials Studio軟件建立 PE/GE、PE/Al2O3 復(fù)合相變材料模型，對各組模型進行模擬計算，結(jié)果輸出導(dǎo)入 Origin 軟件進行整理繪圖，最后分析結(jié)果。探究導(dǎo)熱填料對基體材料導(dǎo)熱性能影響的微觀機理。3.1 PE/GE、PE/Al2O3 復(fù)合相變材料的模型建立季戊四醇常溫下為白色粉末狀晶體，其結(jié)構(gòu)式為 C(CH2OH)4，具有典型的星型結(jié)構(gòu)，如圖 3.1 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]2020 roadmap on two-dimensional materials for energy storage and conversion[J]. Baolin Xu,Shihan Qia,Mengmeng Jin,Xiaoyi Cai,Linfei Lai,Zhouting Sun,Xiaogang Han,Zifeng Lin,Hui Shao,Peng Peng,Zhonghua Xiang,Johan E.ten Elshof,Rou Tan,Chen Liu,Zhaoxi Zhang,Xiaochuan Duan,Jianmin Ma.  Chinese Chemical Letters. 2019(12)
[2]季戊四醇復(fù)合酯熱氧化行為及氧化動力學(xué)研究[J]. 金孔杰,王建華,宋開財,王曉波.  石油化工. 2019(10)
[3]季戊四醇市場概況與技術(shù)進展[J]. 張棟博,張磊,弋強.  化學(xué)工程與裝備. 2019(09)
[4]綜合能源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)綜述與展望[J]. 宮飛翔,李德智,田世明,張楊,石坤,張鵬飛,李駿馳.  可再生能源. 2019(08)
[5]相變儲能強化傳熱技術(shù)的研究進展[J]. 金光,肖安汝,劉夢云.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2019(06)
[6]相變儲能材料及其應(yīng)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)
[7]熔融共混制備PLA-g-MAH/EP對PLA/PBAT復(fù)合材料性能的影響[J]. 謝麗錦,黃宏巍,楊樂,張豐,羅筑.  高分子材料科學(xué)與工程. 2019(07)
[8]能源革命中的物理儲能技術(shù)[J]. 陳海生,凌浩恕,徐玉杰.  中國科學(xué)院院刊. 2019(04)
[9]CH4-CO2熱化學(xué)儲能系統(tǒng)的熱力學(xué)模擬[J]. 喬麗潔,董繼先,王石巖,陳海峰.  陜西科技大學(xué)學(xué)報. 2019(02)
[10]納米連接過程的分子動力學(xué)模擬研究進展[J]. 李紅,袁俊麗,栗卓新,TILLMANN Wolfgang,胡安明.  中國機械工程. 2019(04)

博士論文
[1]石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及力學(xué)性能研究[D]. 關(guān)芳蘭.北京化工大學(xué) 2017

碩士論文
[1]氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料力學(xué)性能的分子動力學(xué)模擬[D]. 郭偉.中原工學(xué)院 2019



本文編號：3220521