以不同質(zhì)量比例的聚丙烯腈/納米碳化硅（PAN/SiC）復合纖維膜為支撐材料,以癸酸-棕櫚酸-硬脂酸（CPS）三元低共熔物為固-液相變材料,通過物理吸附法制備CPS/PAN/SiC定形相變復合纖維膜。分別采用掃描電子顯微鏡（SEM）、差示掃描量熱儀（DSC）和傳熱測試裝置研究不同含量納米SiC對定形相變復合纖維膜的形貌特征、儲熱性能、熱能儲存和釋放速率的影響。SEM圖像顯示負載不同含量納米SiC對CPS/PAN/SiC定形相變復合纖維膜的形貌結(jié)構(gòu)沒有顯著影響。DSC測試結(jié)果表明隨著支撐纖維膜中SiC顆粒含量的增加,定形相變復合纖維膜的相變溫度和相變焓值沒有明顯變化。根據(jù)傳熱測試數(shù)據(jù)顯示隨著納米SiC含量的增加,定形相變復合纖維膜的融化與結(jié)晶時間顯著縮短了約20%～46%。 

【文章來源】：功能材料. 2020,51(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

靜電紡PAN和PAN/SiC10纖維膜、CPS三元低共熔物以及CPS/PAN/SiC定形相變復合纖維膜的DSC曲線

儲熱和放熱速率也是評價定形相變復合纖維膜性能的重要依據(jù)。本文采用先前文獻報道的傳熱測試裝置測試不同含量的納米SiC對CPS/PAN定形相變復合纖維膜的儲熱和放熱速率的影響。圖5所示為CPS/PAN、CPS/PAN/SiC5、CPS/PAN/SiC10和CPS/PAN/SiC20定形相變復合纖維膜在放熱和吸熱過程中溫度與時間的變化曲線。圖5(a)所示,當溫度從35 ℃下降到結(jié)晶峰值溫度(約為17 ℃)時,定形相變復合纖維膜結(jié)晶所需時間分別由20.0 min(CPS/PAN)縮短到15.2 min(CPS/PAN/SiC5)、12.8 min(CPS/PAN/SiC10)和10.9 min(CPS/PAN/SiC20)。與CPS/PAN相變復合纖維膜相比較,CPS/PAN/SiC5、CPS/PAN/SiC10和CPS/PAN/SiC20定形相變復合纖維膜的結(jié)晶時間分別減少了約24%、36%和46%。圖5(b)顯示,當溫度從-5℃上升到融化峰值溫度(約為25 ℃)時,定形相變復合纖維膜融化所需時間分別由15.1 min(CPS/PAN)減少到12.1 min(CPS/PAN/SiC5)、9.9 min(CPS/PAN/SiC10)和8.9 min(CPS/PAN/SiC20)。顯然,隨著納米SiC含量的增加,定形相變復合纖維膜相應的融化所需時間也分別縮短了約20%、34%和41%。這可能是由于隨著SiC含量的增加,其在纖維基體中形成了有效的導熱網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu),提高了熱能傳遞的速率,從而使融化和結(jié)晶所需時間縮短。然而,值得注意的是,當納米SiC含量由10%(質(zhì)量分數(shù))進一步增加到20%(質(zhì)量分數(shù))時,其傳熱速率并沒有等比例的顯著提高,這可能是由于高含量的納米SiC在靜電紡絲過程中發(fā)生了少量團聚,這導致纖維基體中有效的傳熱路徑并未顯著增強。SEM圖像也觀察到了部分團聚現(xiàn)象,因此添加SiC的含量可以控制在10%(質(zhì)量分數(shù))以內(nèi)。傳熱測試數(shù)據(jù)顯示在支撐纖維基體中添加納米SiC,制備的定形相變復合纖維膜的融化和結(jié)晶所需時間明顯縮短。3 結(jié) 論

將PAN粉末溶于DMF溶劑中制備出10%(質(zhì)量分數(shù))的PAN紡絲溶液,然后將納米SiC添加到上述溶液中,質(zhì)量比例為(WSiC:(WPAN+ WSiC)=0%,5%,10%和20%(質(zhì)量分數(shù)),再用靜電紡絲法制備負載不同含量納米SiC的PAN/SiC復合納米纖維膜,樣品編號分別為PAN、PAN/SiC5、PAN/SiC10和PAN/SiC20。圖1所示為靜電紡絲裝置示意圖。將紡絲溶液裝入注射器中,注射速率為1 mL/h。以覆蓋鋁箔的滾筒為接收裝置,滾筒轉(zhuǎn)速為200 r/min,注射針頭到接收裝置之間的接收距離設定為18 cm,紡絲電壓為30 kV。1.3 CPS/PAN/SiC定形相變復合纖維膜的制備

【參考文獻】：
期刊論文
[1]磁控濺射法提高定型相變材料的儲熱和放熱速率[J]. 柯惠珍,李永貴,王建剛,袁小紅,陳東生,魏取福.  功能材料. 2017(03)
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本文編號：3401460