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%。

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。

静电纺LA-SA/PAN复合纤维的形貌分析

通过静电纺丝的方法制备以月桂酸和硬脂酸二元低共熔物(LA-SA)为固-液相变材料,聚丙烯腈(PAN)为基体的超细纤维。研究最佳静电纺PAN纤维的纺丝工艺参数,纺丝溶液中不同LA-SA含量对复合纤维的形貌结构影响。确定最佳静电纺PAN纳米纤维的工艺参数(纺丝电压15KV,接收距离20cm,纺丝液流速1ml/h)。SEM观察表明:随LA-SA含量的增加,复合纤维的平均直径逐渐增大;当复合纤维中LA-SA含量较高时,纤维表面变得不光滑,并呈现褶皱的形貌特征。

纳米碳化硅改善CPS/PAN相变复合纤维膜的传热速率

以不同质量比例的聚丙烯腈/纳米碳化硅(PAN/SiC)复合纤维膜为支撑材料,以癸酸-棕榈酸-硬脂酸(CPS)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CPS/PAN/SiC定形相变复合纤维膜。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和传热测试装置研究不同含量纳米SiC对定形相变复合纤维膜的形貌特征、储热性能、热能储存和释放速率的影响。SEM图像显示负载不同含量纳米SiC对CPS/PAN/SiC定形相变复合纤维膜的形貌结构没有显著影响。DSC测试结果表明随着支撑纤维膜中SiC颗粒含量的增加,定形相变复合纤维膜的相变温度和相变焓值没有明显变化。根据传热测试数据显示随着纳米SiC含量的增加,定形相变复合纤维膜的融化与结晶时间显著缩短了约20%~46%。