赤藓糖醇基相变复合纤维制备及热性能

开发了相变温度为98.63℃的赤藓糖醇/硫脲共晶混合物,采用静电纺丝法制备赤藓糖醇、赤藓糖醇/硫脲和赤藓糖醇/木糖醇与聚乙烯醇的相变复合纤维,研究了石墨烯作为导热增强材料对复合材料形貌及热性能的影响。研究结果显示,复合材料各物质之间是物理结合,为表面光滑的圆柱状,直径为0.95~1.12μm,并随石墨烯含量的增加而减小。3种复合材料相变焓分别为241.6 J/g、191.4 J/g和192.7 J/g。10次热循环后复合纤维仍能保持良好的形貌,焓值损失率分别为1.2%、0.5%和0.5%;添加10%(质量分数)石墨烯后导热系数分别提高了258%、312%和260%。研究结果表明,赤藓糖醇及其共晶相变复合材料不仅具有很好的化学和形貌稳定性,还表现出优异的热性能,在120~80℃储能领域中有着巨大的应用前景。

PET基定形相变复合纤维的制备

采用静电纺丝技术成功制备了以5种脂肪酸二元低共熔混合物(LA-MA、LA-SA、MA-PA、MA-SA、PA-SA)为固液相变材料,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为支撑材料的定形相变复合纤维。研究了不同种类的脂肪酸二元低共熔物对复合相变纤维的形貌结构、储热性能以及力学性能的影响。研究结果表明这5种定形相变复合纤维的表面均呈现褶皱的形貌特征,同时纤维直径也明显增大。热分析结果表明当改变纤维中脂肪酸二元低共熔物的种类时,复合相变纤维的熔化温度和熔化焓值均随之而变化,其中熔化温度最低为33.23℃,最高为52.82℃,熔化焓值最低为62.75kJ/kg,最高为94.76kJ/kg。力学性能测试结果表明,由于脂肪酸二元低熔物的加入复合相变纤维的拉伸强度减小,断裂伸长率增大。

沉积Ag纳米层改善定型相变复合纤维膜的传热性能

以癸酸(CA)、月桂酸(LA)和肉豆蔻酸(MA)为原料制备了新型的脂肪酸三元低共熔物(CA-LA-MA),并将其作为固-液相变材料,以沉积2 h银(Ag)纳米颗粒的静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜为支撑材料,通过物理吸附法制备了新型的CA-LA-MA/PAN和CA-LA-MA/PAN/Ag定型相变复合纤维膜。研究了磁控溅射Ag纳米层对定型相变复合纤维传热性能的影响。结果表明,沉积Ag纳米层后定型相变复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了31%和25%。制备的CA-LA-MA/PAN/Ag定型相变复合纤维膜的融化温度和结晶温度分别为19.87℃和11.63℃,融化焓值和结晶焓值分别为123.1 kJ/kg和121.5 kJ/kg。

纳米石墨粉改善定形相变复合纤维膜的储热和放热速率

采用静电纺丝法制备了负载不同含量纳米石墨粉(NG)的聚丙烯腈(PAN)基复合纤维膜作为支撑材料,以癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸(CA-LA-MA)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-LA-MA/PAN/NG定形相变复合纤维膜。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和传热测试装置对定形相变复合纤维膜的化学性能、形貌结构、储热性能、热能储存和释放速率进行深入分析。研究结果表明,CA-LA-MA三元低共熔物成功地被吸附到PAN基复合纤维膜中。制备的定形相变复合纤维膜的相变融化温度约为19℃,相变焓值约为114～131kJ/kg。由于添加了具有高导热系数的NG使定形相变复合纤维膜的热能储存和释放效率明显提高了43%和42%。

纳米SiO_2对静电纺LA-PA/PET复合相变纤维形态和热学性能的影响

以月桂酸和棕榈酸二元低共熔混合物(LA-PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和纳米二氧化硅(SiO2)为原料,通过静电纺丝的方法成功制备了新型的LA-PA/PET/SiO2定形相变复合纤维。分别采用扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米SiO2对静电纺LA-PA/PET/SiO2复合相变纤维的形貌结构和热学性能的影响。SEM观察结果显示,随着纳米SiO2的加入,复合相变纤维表面呈现出光滑的形态特点,纤维直径有所降低;且随着纳米SiO2含量的增加而逐渐减小。DSC分析结果表明纳米SiO2的含量对复合相变纤维的熔化焓值和结晶焓值有一定的影响,对相变温度没有显著性的影响。

静电纺复合相变纤维的制备与热性能

通过静电纺丝方法成功制备了新型的月桂酸-硬脂酸(LA-SA)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)定形相变复合纤维。场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察结果显示,随着LA-SA含量的增加,纤维表面的褶皱越来越明显,且纤维直径逐渐增大。差示扫描量热(DSC)分析结果显示,随着LA-SA在纤维中比例的增大,复合纤维的相变温度变化不大,相变焓值逐渐增加。DSC热循环测试结果表明,静电纺LA-SA/PET复合相变纤维是一种相变过程完全可逆的定形相变材料,可以在环境中循环使用。热重(TGA)分析结果表明,LA-SA/PET复合相变纤维分别在135℃～240℃和325℃～500℃温度范围内发生热降解,在相变温度范围(<100℃)内具有良好的热稳定性。

纤维复合相变材料的传热模型及性能分析

建立了纤维复合相变材料相变问题的焓法求解传热模型 ,并用来求解复合相变材料在相变过程中流体温度和固 -液相变界面随时间和空间的变化 ,籍此对相变蓄热材料的放热性能进行了模拟分析 .

纤维复合相变材料传热模型及性能分析

该文利用所建立的纤维复合相变材料相变问题的焓法求解模型 ,对影响入口传热单元的传热特性的各参数进行了分析 。

静电纺PA-SA/PET/MWNTs复合相变纤维的制备及储热性能研究

以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、棕榈酸和硬脂酸二元低共熔物(PA-SA)和多壁碳纳米管(MWNTs)为原料,通过静电纺丝的方法制备了新型的PA-SA/PET/MWNTs定形相变复合纤维。研究了强酸处理后的MWNTs对静电纺PA-SA/PET/MWNTs复合相变纤维的形貌结构和储热性能的影响。FT-IR光谱分析表明,强酸处理后在MWNTs的表面成功的引入了羧基(-COOH)官能团。SEM观察表明,随着MWNTs的加入,复合相变纤维表面沟槽变得更加明显且纤维直径明显增大。DSC分析表明了MWNTs的含量对复合相变纤维的熔化焓值和结晶焓值有一定的影响,对熔化温度和结晶温度没有显著性的影响。

癸酸-棕榈酸-硬脂酸/聚丙烯腈/氮化硼复合相变纤维膜的传热性能

为克服癸酸-棕榈酸-硬脂酸(CA-PA-SA)三元低共熔物液相渗漏和导热性能差的问题,以不同质量比的静电纺聚丙烯腈/氮化硼(PAN/BN)复合纳米纤维膜作为支撑材料,通过物理吸附法制备新型CA-PA-SA/PAN/BN复合相变纤维膜,并研究了BN导热纳米粒子对复合相变纤维膜的形貌结构、储热性能以及储热和放热速率的影响。结果表明:添加质量分数为10%的BN导热纳米粒子对制备的CA-PA-SA/PAN/BN复合相变纤维膜的形貌结构没有影响;复合相变纤维膜的融化温度和融化焓值分别为25℃和136.4～138.6 kJ/kg;通过添加具有高导热系数的BN纳米粒子,CA-PA-SA/PAN/BN复合相变纤维膜的整体传热性能增强,储热和放热时间分别缩短了38%和41%。

纤维复合相变蓄热材料的固/液界面模拟及分析

按单元结构相似的理论设计了蓄热材料相变传热的物理模型 ,采用焓法理论和有限差分法建立了一种求解此物理模型传热特性的三维数学模型 .利用软件计算结果研究了纤维复合相变材料凝固过程中固 /液界面的移动规律及其放热特性 ,并用摄影法和测温法对纤维相变材料的凝固特性进行了实验论证 ,其结果与理论计算结果吻合 ,从而证明了本文所提出的数学模型的正确性 .

相变复合纳米纤维的研究与应用

有机相变材料具有储能密度大、相容性好、价格低廉的特点,是一种理想的热能储存材料。而聚合物纳米纤维具有比表面积大、纤维直径可控和柔韧性好等多种优点,在纺织、能源等领域具有广阔的应用前景。因此,通过各种复合技术将有机相变材料与聚合物纳米纤维结合可获得结构稳定的相变复合纳米纤维,其在智能控温服装、医疗、柔性可穿戴器件等领域表现出潜在的应用价值。为了综合利用相变材料和纳米纤维的性能优势,解决有机相变材料在复合纳米纤维中的泄漏问题,本文对比分析了相变材料的封装技术(包括物理混合法、接枝共聚法和纳米约束技术)和复合纳米纤维的制备方法(包括中空纤维填充法、涂层法、复合纺丝法和微胶囊混合纺丝法)。其中,纳米约束技术表现出多样的封装形式和较好的封装效果,复合纺丝法具有较好的纤维可控性,而微胶囊混合纺丝法则具有较高的制备灵活性。为了解决相变复合纳米纤维导热率低的缺陷,研究者大多将导热填料掺杂到纤维基体中,利用高导热率的导热填料在复合材料中形成导热通路来提高整体导热率。另外,结合当下科技前沿信息,对相变复合纳米纤维在柔性可穿戴器件和药物输送控释方面的应用进行进一步介绍,并对其应用领域的扩展进行展望。本文概述了相变复合纳米纤维的特点及制备方法,并提出复合纺丝法在一定程度上可解决相变材料易泄漏的问题;阐明了通过添加高导热填料可改善相变复合纳米纤维导热率低的缺陷的研究进展;重点介绍了相变复合纳米纤维在柔性可穿戴器件和药物的输送控释两个领域的应用;展望了相变复合纳米纤维的研究方向。本综述为新型相变复合纳米纤维的制备与应用提供了参考依据。

环境友好聚己内酯基复合相变纤维膜的制备及其性能

为实现聚已内酯(PCL)环境友好高分子材料在相变储能领域的应用,以PCL为壳层支撑材料,聚乙二醇(PEG)为核层相变材料,羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)作为导热增强材料分散至核层溶液中,采用同轴静电纺丝法制备了PCL/PEG/MWCNTs-OH复合相变纤维膜,并对其结构和性能进行分析。结果表明:复合相变纤维表面光滑,具有较为完善的核-壳结构;复合相变纤维膜呈现较高的断裂应力和断裂应变,添加质量分数为4%的MWCNTs-OH时复合相变纤维膜的断裂应力为7.43 MPa,断裂应变为132.2%;核层中MWCNTs-OH的加入,提高了复合相变纤维膜的导热性能和热稳定性,而其相变温度和焓值则无明显变化,相变温度在38.85~39.35℃之间,略高于人体的正常温度,在储能调温生物医用材料领域具有潜在的应用价值。

双金属离子交联海藻酸盐复合相变纤维的制备与性能

为制备多功能性海藻酸盐复合纤维,以海藻酸钠(SA)和丝素蛋白(SF)、月桂酸-棕榈酸二元低共熔混合物(LA-PA)为原料,通过湿法纺丝技术制备Zn^(2+)-Ca^(2+)、Cu^(2+)-Ca^(2+)、Sr^(2+)-Ca^(2+)双金属离子交联海藻酸盐复合相变纤维。利用红外光谱和高斯拟合研究了复合相变纤维的氢键作用,考察了双金属离子交联体系对复合相变纤维结构和性能的影响。结果表明:相对于单一Ca^(2+)交联体系,双金属离子交联体系分子内氢键含量增加,分子间氢键含量减少,纤维的断裂强度随β-折叠链结构含量增加而提高;Zn^(2+)-Ca^(2+)、Cu^(2+)-Ca^(2+)复合相变纤维具有优异的抗菌性能;纤维的最大结晶温度和熔融温度分别为26.19和36.71℃,最大相变焓为25.95 J/g,且经50次热循环后相变温度和相变焓差异较小,具有良好的蓄热稳定性。

纤维增强复合相变储能风管的制备及性能研究

制备了一种掺杂相变石蜡微胶囊的复合纤维相变储能风管材料,对材料的基本性能、燃烧性能、环保性能、储热性能等进行了测试表征。结果表明:制备的材料具有良好的耐水性能、力学性能、绝热性能、防火性能、环保性能和抗凝露性能。

静电纺丝制备有机固液相变纤维及应用研究进展

综述了静电纺丝制备有机固液相变纤维及应用情况,包括基于长链烷烃、脂肪酸类、聚乙二醇、石蜡的相变纤维,以及相变纤维在生物医学、食品工程、调温织物、光热存储领域的应用。列出了较好的相变纤维的有关性能数据,分析了相变纤维的发展现状,以及提高相变纤维导热性能的策略,指出有机固液相变纤维的功能化和智能化是拓展其应用领域的发展方向。