本文關(guān)鍵詞：相變微膠囊填充水泥基復(fù)合材料的制備、表征及調(diào)溫機(jī)理

  更多相關(guān)文章： 相變微膠囊 水泥基復(fù)合材料 儲(chǔ)能技術(shù) 熱穩(wěn)定性 力學(xué)性能 碳纖維

【摘要】：面對日益嚴(yán)重的能源危機(jī),減少建筑能耗最有效的途徑之一就是尋找將相變材料引入建筑材料的高效熱能存儲(chǔ)技術(shù)。為解決相變材料在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的泄露、過冷、相分離和體積變化較大等問題,本論文成功研制了一種新型的鱗片石墨嵌入式相變儲(chǔ)能微膠囊(flaky graphite-doped microencapsulated phase-change materials,FGD-MPCMs)填充的硅酸鹽水泥基復(fù)合材料,并運(yùn)用場發(fā)射掃面電子顯微鏡(FE-SEM),光學(xué)顯微鏡(OM),X射線衍射法(XRD),差示掃描量熱法(DSC)以及熱重分析法(TGA)對復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)以及儲(chǔ)能能力進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明,FGD-MPCMs在水泥基體中分散良好,隨FGD-MPCMs用量的增加,整個(gè)復(fù)合材料的儲(chǔ)能能力逐漸增大。并且由于水泥的保護(hù)作用,其FGD-MPCMs的耐熱性得到很好的改善。紅外熱像儀和自制“small room”模型的測試結(jié)果表明:由水泥基復(fù)合材料所構(gòu)成的墻壁對室內(nèi)溫度有很好的調(diào)節(jié)作用,說明FGD-MPCMs在提高建筑節(jié)能方面具有良好的應(yīng)用前景。然而,復(fù)合材料的力學(xué)性能隨FGD-MPCMs含量以及材料本身孔隙率的增加下降明顯。例如當(dāng)FGD-MPCMs含量為30 wt%時(shí),復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度為14.2 MPa和4.1 MPa,相比純水泥分別下降了58.4%和33.5%。為了在賦予復(fù)合材料儲(chǔ)熱能力的同時(shí)避免力學(xué)性能的大幅下降,本論文首次將碳纖維引入到相變微膠囊與水泥的復(fù)合體系中。結(jié)果表明:隨著碳纖維含量的增加,相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的力學(xué)性能單調(diào)遞增,當(dāng)碳纖維含量為1.5%時(shí),快養(yǎng)3天的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度比純水泥試塊分別提高了16.8%和31.2%,標(biāo)樣28天的力學(xué)性能則分別提高了12.1%和17.3%。當(dāng)碳纖維含量達(dá)到1.5%時(shí),復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均超過純水泥試塊此外,碳纖維的加入還進(jìn)一步提高了水泥基相變儲(chǔ)能復(fù)合材料對溫度變化的響應(yīng)能力,當(dāng)碳纖維含量達(dá)到1.5 wt%時(shí),復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.80 Wm-1K-1,比只添加20 wt%微膠囊時(shí)提高了25.81%,與純水泥導(dǎo)熱系數(shù)(0.93 Wm-1K-1)相比僅僅下降了12.49%。
【關(guān)鍵詞】：相變微膠囊 水泥基復(fù)合材料 儲(chǔ)能技術(shù) 熱穩(wěn)定性 力學(xué)性能 碳纖維
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU528;TB34
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 建筑能耗與相變儲(chǔ)能9-10
• 1.1.1 概述9
• 1.1.2 建筑能耗與儲(chǔ)能技術(shù)概念9-10
• 1.1.3 相變儲(chǔ)能10
• 1.2 相變材料及其分類10-11
• 1.3 相變材料研究進(jìn)展11-13
• 1.4 相變儲(chǔ)能微膠囊13-15
• 1.5 相變儲(chǔ)能微膠囊的主要應(yīng)用研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5.1 相變儲(chǔ)能微膠囊的積極應(yīng)用15
• 1.5.2 相變儲(chǔ)能微膠囊的消極應(yīng)用15-16
• 1.6 相變儲(chǔ)能微膠囊/建筑材料復(fù)合研究進(jìn)展16-19
• 1.6.1 相變儲(chǔ)能微膠囊/石膏17
• 1.6.2 相變儲(chǔ)能微膠囊/墻板、夾心板材17-18
• 1.6.3 相變儲(chǔ)能微膠囊/水泥砂漿、混凝土18-19
• 1.7 本論文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 1.7.1 研究內(nèi)容19-20
• 1.7.2 本論文創(chuàng)新點(diǎn)20-21
• 第2章 相變儲(chǔ)能微膠囊填充水泥基復(fù)合材料的制備與表征21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)試劑21-22
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器21-22
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)原理以及制備過程22-25
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)原理22-23
• 2.3.2 FGD-MPCMs工藝生產(chǎn)過程23-24
• 2.3.3 FGD-MPCMs/水泥基復(fù)合材料的制備24-25
• 2.4 實(shí)驗(yàn)表征25-29
• 2.4.1 FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料的形貌表征25-26
• 2.4.2 FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料的儲(chǔ)熱性能測試26
• 2.4.3 FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性測試26
• 2.4.4 FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料的紅外熱成像觀測26-27
• 2.4.5 采用“small room”模型評估水泥基復(fù)合材料的儲(chǔ)能調(diào)溫性能27-28
• 2.4.6 FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料孔隙率的測定28
• 2.4.7 FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料的力學(xué)性能測試28-29
• 2.5 結(jié)果與討論29-39
• 2.5.1 FGD-MPCMs的微觀結(jié)構(gòu)29-30
• 2.5.2 FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)30-31
• 2.5.3 FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料的儲(chǔ)熱性能31-33
• 2.5.4 FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性33-35
• 2.5.5 FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料的紅外熱成像分析35-36
• 2.5.6 基于“small room”模型的儲(chǔ)能調(diào)溫性能分析36-38
• 2.5.7 FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料的孔隙率、密度以及力學(xué)性能38-39
• 2.6 本章小結(jié)39-41
• 第3章 碳纖維增強(qiáng)相變微膠囊填充水泥基復(fù)合材料的制備與性能表征41-54
• 3.1 引言41
• 3.2 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)試劑41-42
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器41-42
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑42
• 3.3 實(shí)驗(yàn)原理以及制備過程42-43
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)原理42
• 3.3.2 碳纖維增強(qiáng)FGD-MPCMs/水泥復(fù)合材料的制備方法42-43
• 3.4 實(shí)驗(yàn)表征43-45
• 3.4.1 碳纖維增強(qiáng)相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的表觀形貌分析43
• 3.4.2 碳纖維增強(qiáng)相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的儲(chǔ)熱性能測試43-44
• 3.4.3 碳纖維增強(qiáng)相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性測定44
• 3.4.4 碳纖維增強(qiáng)相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的紅外熱成像觀測44
• 3.4.5 碳纖維增強(qiáng)相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的力學(xué)性能測試44-45
• 3.4.6 碳纖維增強(qiáng)相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能45
• 3.5 結(jié)果與討論45-52
• 3.5.1 碳纖維以及FGD-MPCMs在水泥基體中的分布45-46
• 3.5.2 碳纖維增強(qiáng)相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的儲(chǔ)熱性能46-48
• 3.5.3 碳纖維增強(qiáng)相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性48-49
• 3.5.4 碳纖維增強(qiáng)相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的紅外熱成像觀測49-50
• 3.5.5 碳纖維增強(qiáng)相變儲(chǔ)能復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能50-51
• 3.5.6 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能51-52
• 3.6 本章小結(jié)52-54
• 第4章 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 致謝60-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果61

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本文編號：879631