中间相沥青基泡沫炭改性及其相变储能材料的研究

摘要

用石墨泡沫作为相变储能材料的容器具有提高传热速率、增强材料强度、耐腐蚀、耐环境老化而且提升相变材料使用寿命的特点。但是石墨泡沫导热和力学性能的研究还有优化的空间，尤其是对于石墨泡沫改性应用在相变储能领域仍然少有人研究。
　　作者以采用自发泡法制备泡沫炭生料，并经过碳化和石墨化得到石墨泡沫。再将相变材料用熔融浸渗法与碳泡沫或者石墨泡沫复合，研究内容包括:
　　1、在中间相沥青基发泡过程中，选择适合的发泡温度330℃，并调整发泡压力从2MPa到10MPa，利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征其微观形貌结构的改变，用激光热导仪和万能试验机探究压力对泡沫炭体积密度、物理性能的影响。
　　2、对中间相沥青进行掺杂改性，调制中间相沥青浆料，添加纳米碳粉、石墨粉、纳米碳管和碳化硼粉末进行改性，研究孔隙率、孔径分布、韧带宽度、石墨化度和结晶度等性能受到改性填料的影响，比较得出，添加20wt％石墨粉对泡沫炭的力学性能有最优的影响，抗压强度可以达到8.07MPa，添加1wt％纳米碳管在1600℃碳化条件下可以达到导热最优效果，为7.1W/(m·K)，石墨化后可达到14.51W/(m·K)。
　　3、使用熔融浸渗法将纯泡沫炭和改性泡沫炭分别复合，比较浸渗比率、相变潜热改性前后的不同发现:综合考虑导热和抗压强度后，选择添加1wt％纳米碳管得到的相变材料为最佳工艺条件，浸渗率为164.4％，潜热为142.5kJ/kg。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 研究现状

1．2．1 泡沫炭研究现状

1．2．2 相变储能材料研究现状

1．2．3 碳基相变储能材料研究进展

1．3 本文的创新之处

第二章 实验方法与表征手段

2．1 实验所用原材料及设备

2．1．1 原料与试剂

2．1．2 装置与设备

2．2 实验方案与技术路线

2．2．1 泡沫炭制备

2．2．2 泡沫炭的改性及相变复合材料的制备

2．2．3 相变材料选择及浸渗工艺分析

2．3 测试分析方法

2．3．1 热失重分析(TG)

2．3．2 中间相沥青的显微结构

2．3．3 泡沫炭微观形貌测试

2．3．4 密度及真气孔率测试

2．3．5 力学性能测试

2．3．6 热导率测试

2．3．7 石墨的晶体结构参数

第三章 结果与讨论

3．1 泡沫炭的制备工艺探究

3．1．1 发泡温度及相关性能探究

3．1．2 发泡压力及其对泡沫炭微观孔隙结构的影响

3．1．3 发泡压力及其对泡沫炭力学性能的影响

3．1．4 发泡压力及其对泡沫炭微观韧带结构的影响

3．2 泡沫炭的改性及表征

3．2．1 不同填料对于泡沫炭微观孔隙结构的影响

3．2．2 不同填料对于泡沫炭力学性能的影响

3．2．3 不同填料对于泡沫炭微观韧带结构的影响

3．2．4 石墨粉对于泡沫炭性能的影响

3．2．5 纳米碳管对于泡沫炭性能的影响

3．2．6 添加不同填料对泡沫炭导热性能的影响

3．3 改性泡沫炭相变储能材料浸渗性能的研究

3．3．1 几种相变材料的比较

3．3．2 不同填料对泡沫炭浸渗性能的影响

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者与导师简介