“共熔理论”对创新型人才培养实践教学的启示——以新能源材料与器件专业为例

目前对创新型人才的培养是我国高校的培养目标和重点。要培养创新型人才,加强理论与实践的融会贯通再创造是教学的重点。共熔理论是金属材料合成方面的重要理论,对教育学同样有借鉴意义。以新能源材料与器件专业为例,针对现在部分高校理论与实践课程脱离的教学现状,以共熔理论为基础,在课程设置、教学方式和实践方式等方面提出建议,希望能改善目前的实践教学模式。

二元/三元脂肪酸—脂肪醇共晶相变储能材料模拟分析及实验研究

本文基于低共熔理论,通过MATLAB软件的模拟研究,设计开发了八种新型二元及三元脂肪酸-脂肪醇共晶相变材料,其中三种相变温度在17~20℃之间,相变潜热在16207~16890 J/g之间,适合低温建筑保温领域的需要。利用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)测试月桂醇-硬脂酸,月桂醇-棕榈酸和月桂醇-硬脂酸-棕榈酸共晶相变材料的热物性能,实验结果与模拟较为吻合,误差较小,证明模拟计算的可靠性。傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)证明组分之间仅有物理作用促进彼此结合。新型共晶相变材料的开发降低了单一脂肪酸/脂肪醇的相变温度,扩大了其应用领域。

基于Python对脂肪酸/醇二元相变材料的理论计算

基于最低共熔理论,利用Python软件生成MET-2程序,模拟计算了五种脂肪酸和四种脂肪醇复合后的质量配比、相变温度、潜热值和单位价格,得到36种二元复合相变材料(BCPCM)的理论值。为验证Python软件模拟理论值的准确性,任意选取其中的11种质量配比组合进行低共熔混合制备,利用DSC测定其热物性,对比实测值与理论值,计算两者的相对偏差。从中选取相对偏差较大的CA/SA和LA/PA两种BCPCM按低共熔配比上下10%调节,以期获得与理论值拟合更好的实测值。结果表明,36种BCPCM的理论相变温度为12.36~54.01℃,潜热值为157.64~225.78 J/g,DSC测得的11种BCPCM的相变温度为19.35~56.85℃,潜热值为150.1~193.7 J/g,实测值与理论值存在一定的相对偏差,其中相变温度相对偏差为1%~16%,潜热值相对偏差为1%~10%。选取相对偏差较大的CA/SA和LA/PA经过配比调节实验,得到的熔化温度、熔化潜热的实际值与理论值相对偏差均小于4%。FTIR结果显示,二元复合物的化学键与其单物质相同,并没有出现新的化学键,说明两种物质之间没有发生化学反应。本研究的BCPCM在低温相变储能材料领域具有较好的应用前景。