基于导热性能研究的传热传质强化介质石墨膨胀工艺分析

本文以基于导热性能研究的传热传质强化介质石墨膨胀工艺为研究对象,通过实验和理论分析,探讨了石墨膨胀工艺对传热传质性能的影响。首先,通过石墨膨胀工艺的实验研究,得出了石墨膨胀工艺对导热性能的显著提升效果。实验结果表明,石墨膨胀工艺能够显著提高介质的导热性能,从而提高传热传质效率。其次,通过理论分析,揭示了石墨膨胀工艺对传热传质性能的影响机制。石墨膨胀工艺能够增加介质的表面积,提高传热传质的接触面积,从而增强传热传质效果。最后,通过对比实验和理论分析结果,验证了石墨膨胀工艺对传热传质性能的强化效果。本研究为石墨膨胀工艺在传热传质领域的应用提供了理论和实验依据,具有一定的工程应用价值。

石墨膨胀玻化微珠砂浆的吸波性能

采用弓形反射法测试了石墨、膨胀玻化微珠（EVSB）、发泡剂掺量以及材料厚度对石墨膨胀玻化微珠砂浆（GEVSBM）在8～18GHZ吸波性能的影响．结果表明：GEVSBM的吸波性能随石墨掺量的增加逐渐增强，石墨的逾渗阈值为水泥质量的10％；增加EVSB或发泡剂掺量可显著增强GEVSBM的吸波性能；石墨和发泡剂掺量分别为水泥质量的10．0％和2．5％时，GEVSBM的反射率降至-20．68dB，小于-10．00dB的有效带宽可达3．0GHZ；试件厚度增大，GEVSBM的反射率逐渐降低，但降低幅度逐渐减小．研究表明，GEVSBM具有良好的吸波和保温性能，可同时满足建筑电磁防护和节能的要求．

膨胀石墨膨胀机理的研究

在进行石墨膨胀实验的过程中,发现压片后的膨胀石墨不能再次膨胀很大倍数,通过XRD研究得出,膨胀石墨仍具有石墨的结构,并且还发现鳞片石墨中灰分的含量越少膨胀体积越大,这些实验结果证明传统的膨胀机理不完善,由此推断出一个新的膨胀机理,石墨的膨胀不仅发生在层间,还发生在鳞片石墨灰分挥发后留下的空位,并对这一结论作了论证。

水分对可膨胀石墨膨胀容积的影响

水分是可膨胀石墨膨胀容积的重要影响因素之一。通过测定3个不同温度下不同时间点的水分、膨胀容积,研究了水分、膨胀容积的关系,证明温度越高蒸发速率越快,随着时间的延长,蒸发速率逐渐降低。同时得出各温度下干燥时间与水分的关系及含水量与膨胀容积的关系。在含水约3.0%时,膨胀容积达到最大,为370 m L/g。

影响膨胀石墨膨胀容积因素的研究

以硫酸（98％）为插层剂、过氧化氢（30％）为氧化剂，用化学法制备膨胀石墨。通过正交实验确定最佳制备备件。结果表明：当石墨与硫酸重量比为1：3，硫酸与过氧化氢体积比为1：0．1，反应时间90min，反应温度50℃，膨化温度1000％，膨化时间20s时，膨胀石墨的膨胀容积可达250ml／g。

水浴温度对膨胀石墨膨胀容积和微观结构的影响

膨胀石墨被广泛用作密封材料、吸附材料,在超级电容器、环境保护和军事领域等方面也有着重要的应用。文章以鳞片石墨4 g,H_3PO_4 9.6 mL,HClO_4 16 mL,KMnO_4 0.6 g的配比在不同水浴温度下制备石墨层间化合物(GICs),经微波膨化得到蠕虫状膨胀石墨(EG),其膨胀容积最高可达152.35 mg/L。对膨胀石墨的膨胀容积和微观结构进行了表征,探讨水浴温度对膨胀石墨膨胀容积和微观结构的影响。

氧化剂用量对膨胀石墨膨胀容积和微观形貌的影响

采用化学氧化法制备石墨层间化合物(GICs),利用微波法对其进行膨化制备蠕虫状膨胀石墨(EG)。对膨胀石墨的微观形貌进行了表征,对膨胀容积进行了检测,探讨氧化剂用量对膨胀石墨膨胀容积和微观形貌的影响。研究发现:随着氧化剂KMnO_(4)用量的增加,膨胀容积呈现不断增加趋势,膨胀石墨膨胀容积最大时,石墨表层最为粗糙,层间距打开最大,膨胀石墨的孔隙最为发达。

可膨胀石墨的制备方法、膨胀机理及应用

膨胀石墨由于其质量轻、高柔韧性、高比表面积、高孔隙率和较强的吸附能力,作为密封材料、吸附材料、保温材料、阻燃材料和包装材料等应用广泛。可膨胀石墨作为膨胀石墨的前驱体,低成本、绿色制备方法和研发成为目前石墨领域的重点研究课题之一。对可膨胀石墨的结构和性能、膨胀反应原理、制备方法及其主要应用领域进行了综述,详细地介绍了化学氧化法、电化学方法、超声氧化法、气相扩散法、熔盐法等制备可膨胀石墨方法,为其下游产品膨胀石墨的制备、应用和开发提供借鉴。

石蜡/碱改性硅藻土/膨胀石墨复合相变储热材料的制备及性能

通过碱处理,优化了硅藻土(DIA)的孔隙结构,提高了孔隙率,增加了石蜡(paraffin)负载量。通过直接浸渍法制备了新型性状稳定的石蜡/碱改性DIA/膨胀石墨(EG-alDIAP)复合材料,并研究了其结构与性能的关系。结果表明,复合相变材料的石蜡负载量从47.4%提高到了61.1%,进而提高了复合材料的储热性能;向改性DIA中添加膨胀石墨(EG)提高了复合材料的传热能力,添加质量分数10%EG时导热系数提高了113%(从0.276 W·m^(-1)·K^(-1)提高到了0.589 W·m^(-1)·K^(-1))。随着EG含量的升高,复合相变材料的相变潜热有所增加,但化学相容性、稳定性等无明显变化。含10%EG的石蜡/碱改性DIA复合材料具有可靠的储能性能、良好的温度调节性能和蓄放热能力。

膨胀石墨基相变储能材料的制备及性能研究

以膨胀石墨作为主导热材料,石蜡作为相变储热材料,通过真空浸渍法制备了膨胀石墨-石蜡复合相变储能材料,研究了石蜡质量分数对复合相变储能材料微观形貌、物相结构及热性能的影响。结果表明,膨胀石墨和石蜡反应后生成的复合相变储能材料主要依靠物理吸附结合,石蜡均匀覆盖在膨胀石墨的表面以及孔隙中,当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密封性和结构致密性最佳,几乎不发生泄露。随着石蜡质量分数的增加,复合相变储能材料的熔点逐渐增大,热分解温度逐渐提高,石蜡质量分数91%的复合相变储能材料相比石蜡质量分数85%的相变材料热分解温度提高了约15℃。随着石蜡质量分数的增大,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数持续降低,密度先降低后增加,比热持续增大。当石蜡质量分数为94%时,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数均为最低值,分别为2.492 W/(m·K)和0.605 mm^(2)/s;当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密度为最小值0.794 g/cm^(3),对应比热为5.462 J/(g·K)。分析可得,石蜡质量分数为91%的复合相变储能材料的综合性能最佳。

掺杂CoFe_(2)O_(4)膨胀石墨对Pb(Ⅱ)的吸附性能

为解决膨胀石墨吸附后回收难的问题,采用柠檬酸基的溶胶-凝胶法将CoFe_(2)O_(4)粒子负载到膨胀石墨中,制备磁性膨胀石墨。利用扫描电子显微镜(SEM)和磁滞回线对样品的微观形貌和磁性能进行表征,研究了膨胀石墨和磁性膨胀石墨对Pb(Ⅱ)吸附性能的影响因素,包括吸附时间、Pb(Ⅱ)初始质量浓度、吸附剂用量和pH值等,并采用吸附动力学和吸附等温线模型对吸附行为及机理进行了分析。结果表明,膨胀石墨和磁性膨胀石墨对Pb(Ⅱ)的最大吸附量分别为95.6、69.8 mg/g,吸附动力学符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。掺杂CoFe_(2)O_(4)粒子缩短了膨胀石墨对Pb(Ⅱ)吸附平衡所需的时间,并使最佳吸附pH值向更加中性条件迁移。

铸铁石墨化共晶膨胀对粘砂的影响

为了解铸铁共晶膨胀粘砂产生原因,用带L型结构的阶梯试块验证灰铸铁共晶膨胀粘砂现象,发现共晶膨胀粘砂部位固定,均处于孤立热节处。通过对粘砂组织进行检验分析,认为粘砂发生于共晶凝固后期,当金属表面凝固一层固体外壳后,铸铁的共晶凝固石墨膨胀会将剩余液态金属渗透到靠近热节的砂型或砂芯中形成粘砂,且共晶膨胀粘砂与碳、磷含量和孕育有一定关系,与铁液温度、铁液静压力和动压力没有关系。

膨胀石墨吸附香料提高其在烟草薄片生产过程中耐热稳定性的研究

为提高烟草薄片生产过程香料的耐热稳定性,本研究利用膨胀石墨吸附香料,然后再将其加入到烟粉中制备烟草薄片,以减少香料中挥发性物质的损失。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和高压压汞实验分析了膨胀石墨的表面功能基团和孔隙结构;利用气相色谱质谱仪(GC-MS)分析了香料中主要挥发性物质在烟草薄片干燥过程中的损失率。结果表明,膨胀石墨的表面存在羧基或酯基,具有高度孔隙结构,孔隙率为84.2%,孔隙连通性好,香料饱和吸附量较高,可达5.73 g/g。香料被膨胀石墨吸附后,可大大降低香料中挥发性物质在烟草薄片干燥过程中的损失,这表明膨胀石墨可以作为香料物质的吸附剂,应用到烟草薄片中。

石蜡/膨胀石墨复合定形相变材料的制备及季节适应性研究

以石蜡与白油混合制成的复合相变石蜡作为相变主体材料,以不同质量分数的膨胀石墨作载体材料,应用熔融共混方法,制备出5种不同比例的复合定形相变材料,对其进行吸附性能、热物性能测试,确定了复合定形相变材料的最优配比,并采用数值模拟方法研究该复合定形相变材料在冬、夏两季的适应性。结果表明:复合定形相变材料的最优配比为:膨胀石墨的质量分数为7%,复合相变石蜡的质量分数为93%,复合相变石蜡中52#切片石蜡与3#白油质量比为55∶45;该配比复合定形相变材料的相变温度为27.5℃,相变潜热为83.56 J/g,质量损失率为2.12%,导热系数为0.5316 W·m^(-1)·K^(-1);作为建筑外墙材料时,该复合定形相变材料能够平缓峰谷热流、减小温度波动,且在夏季的适应性强于冬季。研制的石蜡/膨胀石墨复合定形相变材料有望作为建筑调温相变材料在夏热冬冷地区应用。

各向异性膨胀石墨双极板对燃料电池性能的影响

该文分析了膨胀石墨双极板(EGBPs)各向异性结构对燃料电池水热管理与输出性能的影响。建立了三维两相非等温数值模型,对比了4种典型复合材料结构下温度、电流密度、水含量等参数的分布特征,揭示了双极板传热特性与输出性能的耦合效应。结果表明:沿质子传递方向热导率(k_z)对燃料电池性能具有显著影响,在2.2 A cm^(-2)电流密度下,将k_z从常规结构的5 W·m^(-1)·K^(-1)提升至280 W·m^(-1)·K^(-1),可以使输出性能提高22 m V;沿流道气体流动方向的热导率(k_y)是影响散热能力的关键因素,将k_y与k_z提高至280 W·m^(-1)·K^(-1),或者实现各向同性结构(k_x=k_y=k_z=20 W·m^(-1)·K^(-1)),均能够使膜电极组件(MEA)核心区域的温度降低2℃左右。因此,提高k_y与k_z并实现各向同性结构是膨胀石墨双极板技术的未来发展目标之一。

添加膨胀石墨的二十二烷-十二醇复合定形相变材料的性能研究

针对于太阳能PV/T系统相变材料热导率低、易泄漏的问题,本工作制备了二十二烷-十二醇/膨胀石墨复合定形相变材料并对其性能进行实验研究。本工作首先按照6∶4的比例制备了二十二烷-十二醇相变材料,然后采用熔融共混法制备了一系列膨胀石墨含量不同的复合定形相变材料。实验借助场发射扫描电子显微镜观察其微观结构,利用热流型差示扫描量热仪、热导率测量仪等仪器测量其潜热、热导率等参数,研究了材料的物理相容性、吸附性、循环稳定性,探究了膨胀石墨和二十二烷-十二醇的最佳配比及其各项性能。结果表明,当膨胀石墨质量分数为15%时,复合定形相变材料性能最佳,此时膨胀石墨足以将相变材料吸附,渗漏率仅为3.85%且无明显渗出,其熔化和凝固相变潜热分别为203.8 kJ/kg和-196.6 kJ/kg;在经过50次冷热循环后,其相变温度及潜热变化较小,热导率基本保持稳定,波动幅度仅为5.9%,质量损失较少,仅为0.0495 g,表现出良好的循环稳定性。研究为后续定形相变材料在太阳能PV/T系统中的应用提供理论数据支撑。

硼酸锌/三氧化二锑/可膨胀石墨协同体系阻燃氯丁橡胶及作用机理

为了提高氯丁橡胶(CR)的阻燃及抑烟性能,以硼酸锌(ZnB)、三氧化二锑(Sb_(2)O_(3))和膨胀石墨(EG)为复合阻燃体系,制备了阻燃CR复合材料。通过极限氧指数测定仪、垂直燃烧测定仪、热失重分析、锥形量热测试仪等进行性能表征。结果表明,当引入17 phr ZnB、3 phr Sb_(2)O_(3)与7 phr EG到阻燃CR体系,CR/ZnB/Sb_(2)O_(3)-7EG氧指数可达到39.7%,并通过UL94 V0级,热释放峰值及总热释放量降低了约84.0%和44.3%,CO和CO_(2)产量也分别降低了52.0%和80.3%,明显抑制毒性气体的释放。此外,对残炭和气相产物的分析表明,该复合体系以气-固相机理为主,在CR复合材料中表现出良好的协同阻燃效应。

膨胀石墨基复合双极板的研制进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)被誉为21世纪最清洁高效的能源装置之一,双极板是其重要组成部分,其性能的优劣直接影响到PEMFC的应用前景。膨胀石墨基复合双极板具有良好的耐腐蚀性、导电导热性、气密性,并且集成了传统石墨和金属双极板的优点,成为目前PEMFC用双极板的研究重点。比较了天然石墨、人造石墨、膨胀石墨三种石墨材料制备出的双极板的性能优劣,列举了膨胀石墨基复合双极板成型所需的各类树脂材料,介绍了三种主流成型方法及工艺,分析了影响膨胀石墨基双极板性能的主要因素,展望了膨胀石墨基复合双极板未来的研究方向。

无硫膨胀石墨的制备与表征

膨胀石墨作为一种具有可再生性和环境修复能力的吸附材料,在环保、化工等领域具有广泛应用。本文采用化学氧化法,以KMnO4作为氧化剂,以HClO4和H3PO4混酸作为插层剂,经微波处理后成功制备了无硫膨胀石墨样品。采用XRD、SEM、FT-IR、Raman等手段对制备过程中的产物结构和形貌进行了表征分析,结果表明:在HClO4、H3PO4、石墨配比为16mL∶9mL∶5g的条件下,制备的无硫膨胀石墨膨胀容最大可达275mL/g;采用该方法制备的膨胀石墨的技术指标满足GB/T10698-2023《可膨胀石墨》中KP300-Ⅲ型优等品的指标要求;与鳞片石墨相比,HClO4和H3PO4成功插入石墨层间,使可膨胀石墨的层间距增大,并经过微波处理后得到了多孔无硫膨胀石墨。

正二十烷/十二水磷酸氢二钠/膨胀石墨复合相变蓄热储能材料的制备与性能分析

为解决十二水磷酸氢二钠的过冷、相分离、循环稳定性等问题,研发制备N-E/DHPD/EG复合相变材料,并对其各项性能进行表征分析。N-E/DHPD/EG复合相变材料过冷度降低到1℃以内,同时保持了229 J/g以上的相变焓,在保证相变焓不产生过大降低的情况下,复合相变材料过冷度问题得到很好的改善。同时,膨胀石墨的加入,极大的提升了复合相变材料的导热系数达1.086 W/(m·K)以上,且循环稳定性较好。