發(fā)布時間：2021-08-28 19:57

　　目前,相變材料與太陽能相結(jié)合的技術(shù)方案中大多以提高相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)為主要研究目標(biāo)。但散熱速率隨著換熱速率的增加而增加,在一些應(yīng)用場景需要光熱轉(zhuǎn)化與隔熱保溫雙重性能的相變儲能材料,如日光溫室和光照時間長但晝夜溫差大地區(qū)、日光溫室和地暖輻射系統(tǒng)等。因此,探索一種具有隔熱保溫和光熱轉(zhuǎn)化雙重性能的相變材料極為重要。本文選擇隔熱性能良好的二氧化硅氣凝膠基質(zhì)吸附十八醇制備復(fù)合相變材料。但二氧化硅和十八醇均不具備光熱轉(zhuǎn)化性能,因此,在制備二氧化硅氣凝膠的過程中,將具有良好光熱轉(zhuǎn)化性能的氧化石墨烯摻入二氧化硅氣凝膠中,得到雜化氣凝膠。之后用雜化氣凝膠吸附十八醇,得到一種具備光熱轉(zhuǎn)化和隔熱保溫雙重性能的新型復(fù)合相變材料。制備雜化氣凝膠過程時,我們采用溶膠-凝膠法制備凝膠,然后將凝膠浸于有機溶劑中進行溶液置換和疏水改性,最后在常壓條件下干燥濕凝膠得到雜化氣凝膠。測試了氣凝膠與水的接觸角、氣凝膠的密度和孔隙率、比表面積和孔徑、熱穩(wěn)定性、紅外光譜、拉曼光譜和導(dǎo)熱性能。之后對復(fù)合相變材料進行了泄漏實驗,用差示掃描量熱儀測其相變潛熱和相變溫度、熱重分析儀測試其熱穩(wěn)定性、高低溫循環(huán)箱測試其循環(huán)穩(wěn)定性,并利用模擬太... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

二氧化硅氣凝膠的微觀結(jié)構(gòu)[53]

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文101.3.3.6二氧化硅氣凝膠多孔材料二氧化硅是一種重要的無機非晶材料，具有無毒、熔點高、比表面積大、熱穩(wěn)定性好、力學(xué)性能好、導(dǎo)熱性好、儲存容量大等優(yōu)點，可作為良好的載體材料。此外，SiO2還是一種良好的多孔耐火材料。圖1-1二氧化硅氣凝膠的微觀結(jié)構(gòu)[53]Fig1-1Microstructureofsilicaaerogel圖1-2二氧化硅氣凝膠的宏觀狀態(tài)和性質(zhì)(a)粉末狀；(b)塊狀；(c)隔熱、阻燃特性Fig1-2Themacroscopicstateandpropertiesofsilicaaerogel(a)powderform;(b)block;(c)thermalinsulationandfire-retardantproperties二氧化硅氣凝膠由納米SiO2聚集而成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。二氧化硅氣凝膠是一種以空氣為分散介質(zhì)的固體多孔材料，被稱為“藍(lán)色的煙”，有固體和粉末兩種形態(tài)（如圖1-2(a)和(b)所示）。目前報道二氧化硅氣凝膠密度最低為3mg/cm3，孔隙率在80%以上，二氧化硅氣凝膠的孔通常以介孔為主，孔徑在5~100nm之間，平均孔徑為20~40nm，比表面積可達1000m2/g[54-55]。二氧化硅還是一種超級隔熱材料，導(dǎo)熱系數(shù)低至0.013W/m·K，二氧化硅氣凝膠在現(xiàn)有材料中導(dǎo)熱系數(shù)最低，已被應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。美國

第一章緒論13老化程度能夠得到堅強的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在干燥過程中能承受更大的表面張力和毛細(xì)管力，并且老化時間越長，得到的凝膠骨架越堅強，適當(dāng)提高老化溫度可縮短老化時間。陳化是指將濕凝膠浸于母液中或硅烷混合溶液中進行強化。研究發(fā)現(xiàn)陳化后得到的氣凝膠的性能較未陳化的要好得多[63]。在原料中增加控制干燥的化學(xué)添加劑不僅能增大氣凝膠的孔徑，使氣凝膠形成相對均勻的孔，還能減少常壓干燥過程中因孔徑不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力差。常見的干燥控制劑有二甲基甲酰胺、甲酰胺、乙二醇、聚乙二醇和丙三醇等[64]。用低表面張力的溶劑置換濕凝膠中的水和乙醇，并對凝膠表面進行烷基化處理，是目前研究最多的常壓下制備二氧化硅氣凝膠的方法。濕凝膠內(nèi)的乙醇和水被異丙醇和正己烷等低表面張力的有機溶劑置換后，再用表面改性劑對凝膠做進一步處理，可以有效排除氣凝膠中的極性溶劑，毛細(xì)管力進一步減小，而且減弱了凝膠結(jié)構(gòu)中的硅烷醇基團之間的作用力，繼而有效避免常壓干燥過程中凝膠的過度收縮和結(jié)構(gòu)的坍塌。除此之外，得到具有疏水性能的硅氣凝膠能避免受到周圍水分子的影響，保持原有性能，與有機相變材料也能有更好的相容性。整個疏水改性過程和發(fā)生的反應(yīng)如圖1-3所示。圖1-3二氧化硅氣凝膠疏水改性中發(fā)生反應(yīng)的示意圖[65]Fig1-3SchematicdiagramofthereactionduringthehydrophobicmodificationofsilicaaerogelPradipB.等[66]用正硅酸乙酯為原料，采用酸堿兩步法，并用三甲基氯硅烷為改性劑對濕的硅氣凝膠進行改性，在常壓條件下對其干燥，制備出具有高比表面積的的二氧化硅氣凝膠，所得到的氣凝膠最大的比表面積可達1108m2/g。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[4]石墨烯環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的拉曼光譜研究[D]. 趙凡宇.東南大學(xué) 2016
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本文編號：3369148