项目名称: 新型规则有序多孔碳基复合定形相变材料的设计与储热构效关系研究

项目编号: No.51462006

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无机非金属材料学科

项目作者: 张焕芝

作者单位: 桂林电子科技大学

项目金额: 47万元

中文摘要: 针对有机相变材料存在的导热系数低、固-液相变过程易流动泄露的缺陷,本项目从多学科交叉角度创造性地提出采用规则有序多孔结构的新型碳材料对其(如石蜡,脂肪酸)进行封装定形和系统改性研究:首先采用无皂乳液聚合法制得含羧基的单分散聚苯乙烯(PS)微球,再用种子模板乳液聚合法,以PS微球为模板,通过功能基团间的自组装,将三聚氰胺-甲醛预聚物交联聚合在PS微球表面和界面,然后高温焙烧炭化,得到具有规则有序介孔结构的多孔碳材料;最后通过表面活性剂的自组装及多孔碳材料的毛细吸附将有机相变材料封装入孔道结构中,制得高导热和热循环稳定性好的新型多孔碳基复合定形相变材料。运用相图、纳米技术、热化学、谱学表征等研究规则多孔结构内相变材料的结晶/熔融焓,揭示孔结构、孔隙率及孔径分布对相变材料的相变温度、热响应速率及相变焓的影响规律,建立数学模型,阐述其热传导机理和热响应速率,为复合相变材料的规模化应用提供理论依据。

中文关键词: 多孔碳;相变材料;结构;热性能

英文摘要: It is well known that there are problems like poor thermal conductivity for organic phase change materials(such as paraffins,fatty acids), although they can provide high latent heat and good thermal stablity. In order to overcome these problems, this project focuses on the study of a comprehensive modification and shape-stablization of organic phase change materials by using multi-disciplines intersection, and a novel multiporous carbon is creatively used as the surpporting material which possesses ordered multiprous structure. Firstly, spherical polystyrene is used as a template and the pre-polymer of melamine-formaldehyde reacts in the interface of spherical polystyrene. After the linking-polymerization, the product is roasted at high temperature, obtaining the multiporous carbon with ordered structure. Then,the organic phase change material is absorbed into the multiporous carbon by self-assembly of surfactant and the capillary absorption, resulting in the novel composite phase change material with high thermal conductivity and good thermal stability. Moreover, the melting/crystalline behavior and the latent heat of the organic phase change material inside the multiporous carbon will be investigated by means of phase diagram, nanotechnology, thermochemistry, spectroscopic characterization, theoretical calculations and other methods. The influence rules of the porous structure, pore size distribution and porosity of the multiporous carbon on the phase change temperature,heat transfer efficiency and the corresponding latent heat of the PCMs will be revealed.According to these rules, mathematical model will be established and the phase change mechanism and thermo-responsive rate will be described as well. It will provide a theoretical basis for industrial application of the composite shape-stablized phase change materials.

英文关键词: multiporous carbon;phase change material;structure;thermal performance

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