含纳米颗粒相变复合储能材料的强化传热机理与工艺研究

摘要

航天技术的不断发展使得航天器内部仪器设备产生的热量不断增加，为了保持仪器舱内部的温度恒定，需要快速有效的将积聚的热量吸收和转移。相变材料具有高的相变潜热值，可以在维持温度恒定的情况下吸收大量热量。但是相变材料热导率低，不能快速的吸收和转移热量，为了改善相变材料的热响应，本文采用了高孔隙率、高导热的石墨泡沫作为相变材料的骨架强化相变材料的导热。利用三种高导热的纳米颗粒（AlN，碳纳米管，石墨烯）对相变材料进行改性，纳米材料可以有效加强相变材料和相变复合储能材料的导热性能。
　　本文分析了制备复合相变储能材料的工艺。在高温制备石墨泡沫后，将纳米颗粒分散于相变材料中，然后用真空浸渗方法将改性相变材料填充入高导热的石墨泡沫骨架里。在完成相变复合储能材料的制备后，对改性相变材料和相变材料浸渗入石墨泡沫做了工艺的优化。通过工艺优化有效改善了纳米颗粒在相变材料中的分散均匀性和稳定性，提高了相变复合储能材料的整体热性能。
　　本文利用分子动力学对相变材料在微观尺度的传热进行了模拟，探究了添加纳米颗粒的改性相变材料的强化传热机理。最后对相变复合储能材料进行了宏观导热性能进行了测定，并微观表征了纳米颗粒改性的相变材料，测定结果表明：改性相变材料对石墨泡沫的填充良好，纳米颗粒添加后的相变复合储能材料具有优良的导热和储热能力，相比未添加纳米颗粒，热导率获得了进一步的提升。

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第1章 绪论

1.1论文的研究背景

1.2研究现状

1.3 论文的研究内容

第2章 含纳米颗粒相变复合储能材料的制备工艺

2.1相变材料与纳米颗粒的选择

2.2实验用测试仪器

2.3 石墨泡沫的制备

2.4 利用纳米材料对相变材料改性

2.5改性后的相变材料浸渗入石墨泡沫

2.6本章小结

第3章 分子动力学原理

3.1分子动力学研究进展

3.2关于热导率的MD模拟原理

3.3本章小结

第4章 提升相变复合材料热导率的模拟实例分析

4.1软件简介

4.2模型建立过程

4.3模拟方法

4.4模拟结果分析

4.5相变复合储能材料的热导率提升分析

4.6本章小结

第5章 相变复合储能材料的表征

5.1宏观性能表征

5.2微观性能表征

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢