隨著化石燃料消耗的快速增長和能源需求的持續(xù)增長,提高能源效率和開發(fā)新的可再生能源至關(guān)重要。相變材料（PCMs）作為一種熱能存儲材料,被認(rèn)為是減少對化石能源過度依賴的極佳選擇。但是,作為最常用的PCMs類型,有機固液PCMs傾向于擴散到表面并在相變過程中產(chǎn)生泄漏等問題。PCMs封裝到殼體材料中進行微膠囊化形成相變微膠囊（Microencapsulated phase change materials,MEPCMs）可以有效解決這些問題。為了實現(xiàn)在核技術(shù)領(lǐng)域中伽馬射線屏蔽和潛熱儲存雙功能,采用鎢酸鉛（PbWO₄）這種重要的伽馬射線屏蔽材料作為MEPCMs的殼體,采用石蠟（Paraffin,Pn）作為MEPCMs的芯材,合成雙功能無機殼體相變微膠囊;同時,為了研究該雙功能MEPCMs在應(yīng)用時的性能,將其添加到硅橡膠（Silicone rubber,SR）基體中,制備了相變微膠囊/硅橡膠復(fù)合材料,本論文主要內(nèi)容包括:（1）采用自組裝和原位沉淀法成功了不同核殼質(zhì)量比和鉛鎢摩爾比的一系列PbWO₄殼體的Pn@PbWO₄ MEPCMs... 

【文章來源】：西南科技大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

相變微膠囊的結(jié)構(gòu)和工作原理

1緒論7圖1-2具有SiO2殼體的相變微膠囊的合成示意圖[40]Figure1-2SchemeofformationmechanismfortheMEPCMswithSiO2shell目前還有其他氧化物殼體也可作為MEPCMs外殼，如二氧化鈦（TiO2）、氧化鋁（Al2O3）和二氧化鋯（ZrO2）等。TiO2殼體MEPCMs的形成類似于SiO2殼的溶膠-凝膠法合成，還可以借助水包油乳液模板系統(tǒng)通過二氧化鈦前驅(qū)體的界面或原位縮聚在有機相變材料芯材上制造TiO2殼。Ma[43]等人以甲酰胺為水相，在非水包油型乳液中鈦酸四丁酯（TBT）的原位水解和縮聚反應(yīng)，成功地合成了以石蠟為核和無機TiO2為殼的MEPCMs。所得的MEPCMs包覆率達到54.58％，且微膠囊化石蠟的熱穩(wěn)定性明顯提高。曹[44]等人以TBT為鈦源，以十二烷基硫酸鈉（SDS）為表面活性劑，通過水包油乳液模板原位縮聚，成功獲得了包含棕櫚酸核和TiO2殼的微膠囊，盡管包覆率僅為34％，但棕櫚酸仍可以充當(dāng)形狀穩(wěn)定的熱能存儲材料。Pan[45]等人以AlCl3為氧化鋁源合成了的具有AlOOH殼的微膠囊化棕櫚酸。在合成過程中，他們使用SDS作為表面活性劑，使用正戊醇作為助表面活性劑，建立了水包油乳液模板體系，其中Al3+可以被Al2+捕獲在PCMs核的表面上。所制備的MEPCMs具有良好定義的核-殼結(jié)構(gòu)和包覆率高達69％。另外，除了氧化物殼體外，碳酸鈣（CaCO3）因具有更高的剛性和緊密性，也是用于封裝各種PCMs的最廣泛使用的無機材料。CaCO3殼體通常通過在PCMs核表面上的水溶性鈣鹽和碳酸鹽之間的界面沉淀來制造。Yu[46]等人在2014年第一次報道了采用界面自組裝沉淀法將正十八烷與CaCO3殼微膠囊化的方法。報道中建立了一種水包油乳液-模板系統(tǒng)，使用非離子表面活性劑通過絡(luò)合組裝鈣離子，然后進行碳酸鹽沉淀在膠束的表面，下圖1-3是合成示意圖。所?

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8和烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）作為混合表面活性劑，并研究不同表面活性劑比例和核/殼質(zhì)量比對MEPCMs結(jié)構(gòu)和性能上的影響。在核/殼質(zhì)量比為50:50，SDS/OP-10質(zhì)量比為1:1條件下，合成的MEPCMs具有最佳性能，熔化焓為58.54J/g，并且熱穩(wěn)定性明顯改善。蔣[48]等人在不同的乳化劑類型和pH值下合成了CaCO3殼體包覆石蠟的MEPCMs，研究了不同條件下合成的MEPCMs的形貌結(jié)構(gòu)，當(dāng)乳化劑為SDS或SDBS時，MEPCMs的CaCO3殼體容易形成不穩(wěn)定的球霰石型；乳化劑為苯乙烯-馬來酸酐（SMA）時，有利于形成熱力學(xué)穩(wěn)定的方解石型CaCO3。而pH值對MEPCMs的粒徑影響比較大，當(dāng)pH值較小時，CaCO3殼體的形態(tài)不夠穩(wěn)定，包覆率也會下降；當(dāng)pH值在7-10范圍內(nèi)，MEPCMs的粒徑穩(wěn)定在10μm左右。蔣[49]等人還研究了基于氧化石墨烯（GO）碳網(wǎng)絡(luò)下對MEPCMs熱性能增強，通過GO改性的CaCO3殼體微膠囊化石蠟的自組裝合成，他們發(fā)現(xiàn)CaCO3和GO的組合可以顯著增強MEPCMs的熱穩(wěn)定性，導(dǎo)熱性，抗?jié)B漏性和機械性能。圖1-3具有CaCO3殼體的相變微膠囊的合成示意圖[46]Figure1-3SchemeofformationmechanismfortheMEPCMswithCaCO3shell1.3.3功能殼體相變微膠囊的研究進展關(guān)于MEPCMs未來發(fā)展的大多數(shù)研究僅涉及熱能存儲的單功能性問題。由于無機材料是一種功能多樣化的材料，因此可以設(shè)計具有功能性的外殼以賦予MEPCMs多功能性。近年來，已經(jīng)有研究開發(fā)出具有功能性無機殼體材料的新型雙功能或多功能MEPCMs，這些無機殼體材料包括功能性無機材料或金屬氧化物如SnO2[50]、TiO2[51]、銀硅殼[52]等，該技術(shù)不僅使這些微膠囊化相變材料除了熱能儲存能力之外，都具有多

【參考文獻】：
期刊論文
[1]改性氧化石墨烯包覆的雙增強相變復(fù)合填料的制備及其導(dǎo)熱性能（英文）[J]. 馮靜,劉占軍,張東卿,何釗,陶則超,郭全貴.  新型炭材料. 2019(02)
[2]無機水合鹽相變儲能材料的過冷及相分離研究進展[J]. 李玉婷,周永全,葛飛,曹萌萌,王世棟,張慧芳.  鹽湖研究. 2018(01)
[3]RAM-相變微膠囊紅外微波隱身復(fù)合材料[J]. 郭軍紅,邵競堯,許芬,崔錦峰,慕波,楊保平.  精細(xì)化工. 2017(12)
[4]不同太陽能熱化學(xué)儲能體系的研究進展[J]. 王新赫,杜軒成,魏進家.  科學(xué)通報. 2017(31)
[5]基于正十四烷微膠囊和微封裝技術(shù)的相變材料技術(shù)研究[J]. 王瑞杰,金兆國,丁汀,周清,詹萬初.  載人航天. 2015(03)
[6]大容量熱化學(xué)吸附儲熱原理及性能分析[J]. 李廷賢,李卉,閆霆,王如竹.  儲能科學(xué)與技術(shù). 2014(03)
[7]聚苯乙烯/石蠟相變儲能微膠囊的制備和表征[J]. 黃全國,楊文彬,張凱,范敬輝,黃忠,楊志劍,董發(fā)勤.  功能材料. 2014(13)
[8]界面聚合法制備微膠囊相變材料的試驗研究[J]. 尚建麗,王爭軍,李喬明,武強,晁強剛.  材料導(dǎo)報. 2010(06)
[9]鎢酸鉛（PbWO4）晶體的研究概況[J]. 羅麗明,陶德節(jié),王英儉.  人工晶體學(xué)報. 2004(05)
[10]熱能儲存材料研究進展[J]. 賀巖峰,張會軒,燕淑春.  現(xiàn)代化工. 1994(08)



本文編號：3564986