复合相变蓄热涂层的蓄放热调温特性

相变材料(phase change materials,PCM)与建筑围护结构相结合,可以有效利用间歇性可再生能源不均匀分布的特点,在温度变化较小的情况下吸收大量的热量,减小室温的波动。将微胶囊相变材料加入到腻子粉中制备复合相变涂料,利用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry,DSC)和热重分析仪(thermogravimetric,TG)对其微观形貌、相变特性和热稳定性进行表征。将复合相变涂料应用于水泥板内表面,研究微胶囊相变材料(microcapsule phase change material,MPCM)含量对复合相变涂层蓄热调温性能的影响。结果表明:复合相变涂层的温度变化速率比普通涂层慢,随着微胶囊相变材料含量的增加,复合相变涂层与普通涂层的表面温差呈递增趋势。复合相变涂层能明显降低峰值温度和温度的波动范围,起到调节室温的作用。微胶囊相变材料含量从0增加到30%,复合相变涂层与普通涂层的温差逐渐增大,最大为3.2℃。与普通涂层相比,随着微胶囊相变材料含量的增加,复合相变涂层室内温度保持24~28℃的时间逐渐增加,微胶囊相变材料含量为30%的复合相变涂层室内温度保持24~28℃的时间比普通涂层延长23.5 min。

环境协调型Ce-La/TiO_2复合材料的制备及光-湿-热性能

采用均匀设计和多元非线性回归方程研究Ce-La掺量(Ce-La与钛酸丁酯的摩尔比)、Ce与La摩尔比、煅烧温度和硅酸四乙酯用量(硅酸四乙酯与钛酸丁酯的体积比)对Ce-La/TiO_2空心微球的吸放湿性能和光催化性能的影响,以确定优化Ce-La/TiO_2空心微球制备参数。将癸酸-棕榈酸采用真空吸附法压入优化Ce-La/TiO_2空心微球的空腔中,制备环境协调型Ce-La/TiO_2复合材料,分析Ce-La/TiO_2复合材料的光-湿-热性能,利用扫描电镜(SEM)与激光粒度仪(LPSA)表征微观形貌与粒径分布。结果表明:4个因素均对Ce-La/TiO_2空心微球的吸放湿性能和光催化性能有影响,其影响显著性为:Ce-La掺量>硅酸四乙酯用量>Ce与La物质的量比>煅烧温度;优化制备工艺参数为Ce-La掺量为0.76%、Ce与La物质的量比为1.0、煅烧温度为646℃、硅酸四乙酯用量为0.63;Ce-La/TiO_2复合材料具有优良的吸放湿性能、光催化性能和相变调温性能,即在相对湿度43.16%~75.29%间的湿容量为0.0576g/g,经过5h的甲醛降解效率为56.37%,从30~15℃降温所需要的时间近500s,具有明显且持续的相变平台。

相变储湿复合材料及其应用研究进展

人类在面临化石能源枯竭的同时,对能量的利用率依然还停留在较低的水平。因此,在大力发展新能源的同时,着力研发具有"自身被动调节能力"的新材料具有十分重要的意义。相变储湿复合材料是一种具有相变调温性能和储湿调湿性能的复合材料,它在建筑墙体材料领域具有大规模商业应用的潜力。本文首先对相变储湿复合材料的作用原理、相变材料的封装技术、调湿材料的分类与选择等方面作了简要的介绍;并就相变储湿复合材料在建筑墙体材料中的应用情况进行了具体的分析,详细指出了双壳微纳米相变胶囊、多元脂肪酸/SiO_(2)相变储湿复合材料和癸酸-棕榈酸@Ce-La/TiO_(2)复合材料的特点,详细评述了相变储湿复合材料存在的主要问题及其研究现状。在此基础上,指出优化相变储湿复合材料的耐久性、开发多功能型相变储湿复合材料是相变储湿复合材料未来的主要发展方向。

相变储湿纤维的制备及其形貌影响因素的研究

醋酸纤维素为包裹材料、聚乙二醇800为相变材料、N,N-二甲基乙酰胺和丙酮为溶剂,采用静电纺丝法制备具有调温调湿性能的相变储湿纤维。采用电子扫描电镜(SEM)对相变储湿纤维进行表征,系统分析相变材料用量、聚合物用量、溶剂性质、电压和推速对表面形貌的影响;采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、动态水分吸附分析仪(DVS)和差示扫描量热仪(DSC)研究优化工艺参数下制备的相变储湿纤维的组成结构、储湿调湿性能和相变调温性能。相变储湿纤维的优化工艺参数,即聚乙二醇800与丙酮的质量比为0.15、醋酸纤维素与丙酮的质量比为0.13、N,N-二甲基乙酰胺与丙酮的质量比为0.20、电压为20.0 kV、推速为0.40 mL/h。结果表明,优化工艺参数下制备的相变储湿纤维在相对湿度为40%~60%时,平衡含湿量为0.0412~0.2239 g/g;在相变温度为21.53~29.25℃时,相变潜热为44.64~49.45 J/g。

相变储湿纤维/石膏复合材料的制备及综合性能

以抹灰石膏作为基体材料,将相变储湿纤维掺入抹灰石膏中,制备相变储湿纤维/石膏复合材料,对其基本性能、储湿调湿性能、相变调温性能和耐久性能进行测试与分析。利用FTIR和SEM研究相变储湿纤维/石膏复合材料的结构组成和微观形貌。结果表明:当相变储湿纤维掺量为40.0wt%时,相变储湿纤维/石膏复合材料具有最佳性能和良好耐久性能,其标准扩散度用水量为0.70、初凝时间为40min、终凝时间为55min、体积密度为1 005.56kg·m-3、拉伸连接强度为0.10 MPa、抗压强度为2.55 MPa;在相对湿度40%~65%时的平衡含湿量为0.0395~0.0935g·g-1;从35℃至20℃的降温时间为100s,相变平台明显;经过循环试验,相变储湿纤维/石膏复合材料的吸放湿性能下降小于10%,相变调温性能下降小于5%。

制备均匀粒度分布的棕榈醇-棕榈酸-月桂酸@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料

以Ce-La-TiO_2空心微球作为载体材料,棕榈醇(H)-棕榈酸(PA)-月桂酸(LA)作为相变材料,采用溶胶-凝胶法和真空吸附法制备H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料。通过均匀设计与径向基函数(RBF)神经网络结合,考察制备因素(如磁力搅拌转速、恒温回流温度、煅烧升温速度和真空恒温干燥箱真空度)对H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料粒度分布的影响,并且对粒度分布最均匀的H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料进行表征与测试。结果表明,当扩展系数为0.45~0.55时,RBF神经网络具有最佳的逼近效果。粒度分布最均匀H-PA-LA@(Ce-La-TiO_2)光-热-湿复合材料的制备工艺参数为:磁力搅拌转速为1 762r/min、恒温回流温度为66.9℃、煅烧升温速度为2.43℃/min和真空恒温干燥箱真空度为0.58MPa。基于上述制备参数,中位径d50为190.02nm,粒径分布区间的实测值为180.50nm,实测值与预测值吻合较好,相对误差为3.58%。在相对湿度35%~85%的平衡含湿量为0.0369~0.1702g/g,相变温度为24.21~29.48℃,相变焓为31.24~33.07J/g,经过5h对甲醛的降解效率为56.92%。