中间相沥青基泡沫炭改性及其相变储能材料的研究

发布时间：2017-07-30 02:02

  本文关键词：中间相沥青基泡沫炭改性及其相变储能材料的研究

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【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7.1 W/(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。
【关键词】：泡沫炭 填充改性 相变材料 储能
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34;TQ127.11
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-38
• 1.1 前言12
• 1.2 研究现状12-36
• 1.2.1 泡沫炭研究现状12-25
• 1.2.2 相变储能材料研究现状25-35
• 1.2.3 碳基相变储能材料研究进展35-36
• 1.3 本文的创新之处36-38
• 第二章 实验方法与表征手段38-44
• 2.1 实验所用原材料及设备38-39
• 2.1.1 原料与试剂38
• 2.1.2 装置与设备38-39
• 2.2 实验方案与技术路线39-40
• 2.2.1 泡沫炭制备39
• 2.2.2 泡沫炭的改性及相变复合材料的制备39-40
• 2.2.3 相变材料选择及浸渗工艺分析40
• 2.3 测试分析方法40-44
• 2.3.1 热失重分析(TG)40-41
• 2.3.2 中间相沥青的显微结构41
• 2.3.3 泡沫炭微观形貌测试41
• 2.3.4 密度及真气孔率测试41
• 2.3.5 力学性能测试41
• 2.3.6 热导率测试41
• 2.3.7 石墨的晶体结构参数41-44
• 第三章 结果与讨论44-66
• 3.1 泡沫炭的制备工艺探究44-49
• 3.1.1 发泡温度及相关性能探究44-45
• 3.1.2 发泡压力及其对泡沫炭微观孔隙结构的影响45-47
• 3.1.3 发泡压力及其对泡沫炭力学性能的影响47-48
• 3.1.4 发泡压力及其对泡沫炭微观韧带结构的影响48-49
• 3.2 泡沫炭的改性及表征49-59
• 3.2.1 不同填料对于泡沫炭微观孔隙结构的影响49-50
• 3.2.2 不同填料对于泡沫炭力学性能的影响50-51
• 3.2.3 不同填料对于泡沫炭微观韧带结构的影响51-53
• 3.2.4 石墨粉对于泡沫炭性能的影响53-54
• 3.2.5 纳米碳管对于泡沫炭性能的影响54-56
• 3.2.6 添加不同填料对泡沫炭导热性能的影响56-59
• 3.3 改性泡沫炭相变储能材料浸渗性能的研究59-66
• 3.3.1 几种相变材料的比较59-61
• 3.3.2 不同填料对泡沫炭浸渗性能的影响61-66
• 第四章 结论66-68
• 参考文献68-76
• 致谢76-78
• 研究成果及发表的学术论文78-80
• 作者与导师简介80-81
• 附件81-82

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本文编号：592000