高导热聚酰亚胺复合材料的性能

采用原位聚合法,以六方氮化硼(h-BN)为填料、均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为单体、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂制备功能性聚酰亚胺(PI)复合材料。考察填料h-BN质量分数对PI复合材料导热系数、力学性能和摩擦磨损性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X线衍射仪(XRD)、电子万能试验机、导热系数测试仪和摩擦磨损试验机等对PI复合材料进行表征。结果表明:与纯PI相比,h-BN改性后的PI复合材料的拉伸强度和弹性模量均有较大的提高;随着h-BN质量分数的提高,PI复合材料的导热系数逐渐增大(最大导热系数为0.289 W/(m·K)),干摩擦因数逐渐降低(最低摩擦因数为0.196),磨擦表面温度显著下降,磨损率呈先减小后增大的趋势(最低磨损率为6.76×10~(-14) m~3/(N·m))。     

聚酰亚胺泡沫材料制备工艺研究

采用两步法合成聚酰亚胺(PI)泡沫,考察3种去除N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶剂的工艺对PI泡沫性能的影响。以均苯四甲酸酐(PMDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为原料,在DMAc中合成聚酰胺酸(PAA)溶液,用边加水边超声、加水后超声和加水后静置的3种工艺萃取溶剂,最后经高温热亚胺化法制备得到PI泡沫。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测试仪、导热系数测试仪、静态热分析仪等考察样品的结构和性能。结果表明:超声处理的泡沫内部主要以层状的网络结构为主,而静置工艺的泡沫内部可见明显孔洞(孔径5～20μm);两种超声工艺制备得到的泡沫导热系数为0.08～0.09 W/(m·K);3种泡沫具有相似的热分解温度和玻璃化转变温度,热分解5%的温度为552～568℃,玻璃化转变温度为325～328℃。因此,PI泡沫具有较好的耐热性。     

活性炭/膨胀石墨固化混合吸附剂导热和渗透性能测试

为了提高活性炭吸附剂的传热性能,同时不影响其传质特性,选择6种不同粒径的活性炭吸附剂,并按5种比例制备了活性炭/膨胀石墨固化混合吸附剂,采用稳态法,对样品进行了导热系数、渗透率的性能测试.研究表明：在600 kg/m3的密度下,不同粒径活性炭吸附剂导热系数基本维持在0.36 W/(m·K)的恒定值,渗透率随着粒径的增大而增大;活性炭/膨胀石墨固化混合吸附剂的导热系数最高可达2.61 W/(m·K);随着活性炭比例的升高,导热系数逐渐减小,渗透率逐渐增大;当活性炭比例达到最大的71.4 %(2.5∶1.0)时,导热系数为2.08 W/(m·K)、渗透率为51.6 μm2,相比颗粒状活性炭,其导热系数提高了5.6倍.     

聚合物改性水泥基高孔隙率泡沫材料性能及机理研究

利用物理引气法制备高孔隙率(90%)水泥基泡沫材料,研究了聚合物乳胶粉掺量对材料热工性能和力学性能的影响。结果表明,在聚合物乳胶粉改性作用下,材料导热系数有所降低,力学性能有一定的提高。材料的性能提高程度与聚合物乳胶粉掺量之间存在一定的相关性,在聚合物与水泥质量比(P/C)为0.2时,导热系数最小,其值为0.046 W/(m·K);P/C为0.1时,抗压强度最高,其值为248kPa。材料的抗冲击韧性随聚合掺量增大而增大,当P/C由0增大至0.33时,试件的抗冲击能耗提高了142.3%。利用扫描电镜分析了孔结构在聚合物乳胶粉改性下的特征变化,表明聚合物膜的形成使孔结构由无机结构转变为无机-有机复合结构,从而使材料的力学性能与热工性能得到改善。     

磁场作用下的磁流变液导电性和导热性

通过自制的实验装置,对制备的两种不同的铁钴镍磁流变液进行了实验研究,分析了其在不同磁场强度下的导电、导热规律,并与铁钴镍磁粉本身的导电性和导热性进行了对比.结果表明:在磁场作用下,铁钴镍磁流变液和铁钴镍磁粉的导电性和导热性均发生明显的变化;在磁场强度在0~0.92T内增大时,铁钴镍磁粉的电阻会有两到三个数量级的下降,其导热系数从4W/(m·K)增加到13.2W/(m·K),导热性显著提高,两种磁流变液的导热系数也均有提高.     

凝胶浴组成对聚偏氟乙烯膜结构性能的影响

以聚偏氟乙烯为膜材料,二甲基亚砜为溶剂,通过相转化法制备不对称结构的聚偏氟乙烯微孔膜.考察不同凝胶浴组成浓度对膜结构和性能的影响.结果表明,二甲基亚砜容纳非溶剂水的能力非常弱.以二甲基亚砜为溶剂时,所成膜均为指状孔和球晶共存的结构.凝胶浴的组成将影响成膜机理,随着凝胶浴浓度的不断增大,凝胶分相延迟发生,指状孔的尺寸也随之增大,因此成膜孔隙率和水通量都逐渐升高.当凝胶浴为60%DMSO时,所成膜的孔隙率为78%,水通量达到623 L/m2h.     

地埋管管群换热器温度场影响因素的模拟研究

目的研究不同影响因素下地埋管管群换热后土壤温度场的变化,为实际工程地埋管设计提供理论依据.方法通过Gambit建立地埋管管群模型,在Fluent中设置不同的参数,模拟地源热泵运行一年土壤温度变化情况.结果回填材料的导热系数分别为1.6 W/(m·K)、2.0 W/(m·K)、2.4 W/(m·K)时,一年后土壤温度的加权平值分别为15.114℃、15.137℃、15.134℃;顺排和叉排排列方式下,一年后土壤温度加权平均值分别为15.13℃和15.12℃;渗流速度分别为1.0×10-6m/s、2.0×10-6m/s、3.0×10-6m/s时,一年后土壤温度的加权平均值分别为15.900℃、15.988℃、15.993℃;孔隙率分别为0.232、0.332、0.432时,一年后土壤温度的加权平均值分别为15.017℃、15.027℃、15.08℃.结论回填材料的导热系数不宜大于土壤的导热系数,叉排方式下的换热效果优于顺排,地下水渗流速度越大,越利于土壤温度的恢复,孔隙率较大时,土壤温度变化波动较小.     

基于快速热响应相变材料的电子器件散热技术

以石蜡为相变材料,利用膨胀石墨的高导热系数和多孔吸附特性,制备出高导热系数的快速热响应复合相变材料,其导热系数可达4.676 W/(m.K).将该材料应用于电子器件散热装置,在不同的发热功率条件下,储热材料散热实验系统的表观传热系数是传统散热系统的1.36～2.98倍,其散热效果明显优于传统散热系统,可有效提高电子元器件抗高负荷热冲击的能力,保证电子电器设备运行的可靠性和稳定性.     

发泡剂对废玻璃多孔微晶玻璃物理性能的影响

目的研究发泡剂对制备多孔微晶玻璃表观密度,孔隙率,导热系数等物理性能影响,确定理想的发泡剂种类和掺量.制备高性能多孔微晶玻璃.方法使用废玻璃作为原材料,掺加不同种类、不同掺量的发泡剂来制备多孔微晶玻璃,筛选出最理想的发泡剂类型及掺量.通过向废玻璃粉中分别掺加碳酸钙、碳酸钠、碳酸钡作为发泡剂,聚乙二醇作为粘结剂,并以Cr2O3、Ti O2作为晶核剂,以Ca F2作为助熔剂采用粉末烧结法制备多孔微晶玻璃,对制得样品的表观密度、孔隙率、导热系数等物理性能和析出主晶相进行测试与分析.结果使用碳酸钠发泡剂发泡效果最为理想;当碳酸钠掺量4%~8%时,随着碳酸钠掺量的增加,多孔微晶玻璃的表观密度先减小后增加,孔隙率先增加后减小,导热系数先减小后增加.当碳酸钠掺量为6%时,多孔微晶玻璃的表观密度最小,为1.573 6 g/cm3,孔隙率最大,为64.08%,导热系数最小,为0.108 W/(m·K);制得的多孔微晶玻璃,析出的主晶相为硅灰石.结论用在一定的热处理制度下掺加不同种类、不同掺量的发泡剂的废弃玻璃制备出了轻质、高强及抗热冲击性强的高性能多孔微晶玻璃,并为多孔微晶玻璃发泡剂的选择方面提供了相应的理论支持.     

聚酰亚胺纤维增强低密度柔性甲基三乙氧基硅烷基SiO_2气凝胶的制备及表征

用具有环境友好性的甲基三乙氧基硅烷(MTES)替代甲基三甲氧基硅烷,在水溶剂体系中,利用阳离子表面活性剂制备SiO_2气凝胶基体,并以耐高温的聚酰亚胺短切纤维为增强相,制备得到了柔性疏水的SiO_2气凝胶复合隔热材料。研究了聚酰亚胺短切纤维含量对复合材料热、力学性能的影响。结果表明:制备得到的SiO_2气凝胶复合材料具有纤维状三维骨架结构并且气凝胶基体与增强相之间结合紧密,使得复合材料具有超疏水性,疏水角高达171°;具有良好的隔热保温性能,导热系数在0.021～0.022 5 W/(m·K),初始热分解高达521℃;具有较好的弹性,压缩20%形变后样品未发生增强相与基体的分离现象,并且卸压后能回弹至12%形变处。随着纤维含量的增加,复合材料里压缩强度(20%形变)逐渐增大,但是回弹率并没有较大的变化。     

轻质陶瓷隔热材料的制备及其性能表征

以短切莫来石纤维为原料,硅溶胶为黏结剂,采用浸渍过滤的方法制备陶瓷隔热材料.该材料气孔率高达89.95%,体积密度仅为0.262 g/cm3,常温耐压强度为338.16 kPa,200 ℃下导热系数λ为0.067 W/(m·K),具有轻质多孔陶瓷隔热材料的典型特点.     

引气型玻化微珠粉煤灰保温混凝土抗压强度和导热系数试验研究

以玻化微珠和粉煤灰为变量,测试引气型保温混凝土的力学性能和热工性能.试验结果表明:引气型玻化微珠粉煤灰保温混凝土抗压强度数值区间为13.9～35.4MPa,导热系数数值区间为0.371～0.432W/(m·K);抗压强度与导热系数呈现相同的变化规律;随玻化微珠和粉煤灰掺量的递增,混凝土抗压强度与导热系数呈现先增大后降低的变化规律;当玻化微珠掺量为20%和粉煤灰掺量为10%时,保温混凝土抗压强度为35.4 MPa,导热系数为0.432 W/(m·K),同时满足承重与保温一体化的双向性能要求.     

基于钠基蒙脱石的地聚合物多孔材料的制备及性能

以钠基蒙脱石为成孔介质,偏高岭土、水玻璃为主要原料,制备地聚合物多孔材料,结合压汞(MIP)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对多孔地聚合物的孔结构、微观形貌进行了表征,探究了水胶比、蒙脱石与水比例对地聚合物多孔材料力学性能的影响,并研究了孔结构,评估了该材料的保温隔热性能。结果表明:水胶比为0.55时,地聚合物28 d抗压强度可达58.2 MPa;水胶比增加,地聚合物抗压强度下降;蒙脱石成孔剂掺量增加或蒙脱石与水比例降低,地聚合物多孔材料抗压强度及干密度降低;当成孔介质体积掺量为60%时,地聚合物多孔材料孔隙率为62.6%,抗压强度为0.3 MPa,导热系数为0.104 W/m·K。     

N杂化石墨烯气凝胶的组成和热导率

通过对苯二胺还原和CO_2超临界干燥制备N杂化石墨烯气凝胶。采用X线光电子能谱仪(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、N_2吸附仪和热常数分析仪表征样品在1 000℃裂解前后的微观结构、组成和热导率变化。结果表明:裂解后N杂化石墨烯气凝胶孔径增大,石墨烯上的杂化原子部分去除,常压和低压(5 Pa)热导率分别由0.031和0.014 W/(m·K)增大到0.057和0.019 W/(m·K)。裂解后气态热导是N杂化石墨烯气凝胶传热的主要方式。     

聚酰亚胺纤维增强低密度柔性MTES基SiO2气凝胶的制备及表征

本文用具有环境友好性的甲基三乙氧基硅烷替代甲基三甲氧基硅烷,在水溶剂体系中,利用阳离子表面活性剂制备SiO2气凝胶基体,并以耐高温的聚酰亚胺短切纤维为增强相,制备得到了柔性疏水的SiO2气凝胶复合隔热材料。研究了聚酰亚胺短切纤维含量对复合材料热、力学性能的影响。结果表明：制备得到的SiO2气凝胶复合材料具有纤维状三维骨架结构并且气凝胶基体与增强相之间结合紧密,使得复合材料具有超疏水性,疏水角高达171°;具有良好的隔热保温性能,导热系数在0.021 W/(m·K)~0.0225 W/(m·K)之间,初始热分解高达521℃;具有较好的弹性,压缩20%形变后样品未发生增强相与基体的分离现象,并且卸压后能回弹至12%形变处。随着纤维含量的增加,复合材料里压缩强度（20%形变）逐渐增大,但是回弹率并没有较大的变化。     

孔隙率与饱和度对粉土导热特性的影响

为了研究孔隙率与饱和度对粉土热物理特性的影响,采用ISOMET热特性分析仪对苏州粉土、郑州粉土的重塑样及原状样热物理参数进行测试,从土体三相构成角度分析了粉土热物理参数(导热系数和体积比热容)与孔隙率及饱和度的演化关系。结果表明:当孔隙率一定时,粉土导热系数和体积比热容都随着饱和度增大而增大。粉土的饱和度存在一个临界值,当饱和度小于该临界值时,体积比热容随着孔隙率的增大而减少。孔隙率、饱和度与导热系数成非线性关系,与体积比热容成线性关系。     

复合助剂改性泡沫石膏的保温性能研究

以探索制备防火、耐水、保温、便于现场拌制且易于连续铺贴的外墙保温材料为目的,采用石膏为基材,以差皂粉、水泥、引气剂和铝粉膏为复合助剂组分,以导热系数为指标,采用L9(34)正交试验方法,研究了复合助剂对泡沫石膏保温性能的影响。结果表明:复合助剂能有效地降低石膏的导热系数,提高其保温性能,在选定的因素水平范围内,复合助剂改性泡沫石膏的导热系数分布在0.088~0.129 W/(K·m),保温性能良好;当复合助剂的组成为水泥掺量30%,差皂粉掺量0.35%,引气剂掺量50%,铝粉膏掺量1/1 300时,泡沫石膏的导热系数仅为0.088 W/(K·m),保温性能最好。     

新型铜颗粒填充的液态金属热界面材料导热性能实验研究

为强化界面传热,研制了一种以铜颗粒为填充材料、Ga62.5In21.5Sn16液态金属为基体的新型复合热界面材料,并对其导热性能进行了测试。首先将所制备的热界面材料放置在两片铜片之间,制备3层结构试样,然后利用激光导热仪测量所制备试样的导热性能,并计算相应试样的接触热阻。实验结果表明:铜颗粒填充型液态金属可以大大提高氧化后液态金属作为热界面材料的性能,利用铜粉质量分数分别为5%和10%的液态金属所制备的试样,导热系数和接触热阻分别为(200.33±15.66)、(233.08±18.07)W/(m·K)和(7.955±0.627)、(5.621±0.437)mm2·K/W,较利用氧化后液态金属所制备试样的导热系数分别约提高了68%和96%,接触热阻分别约降低了57%和70%,并可以有效降低液态金属的流动性,从而减少液态金属在使用过程中溢出现象的发生。     

膨胀珍珠岩的纳米气凝胶改性及其应用

膨胀珍珠岩作为建筑保温材料在应用中易碎裂、吸水率大,保温性能下降严重。为克服这个缺陷,研究制备憎水气凝胶,然后用其对膨胀珍珠岩进行改性,复合得到纳米改性膨胀珍珠岩保温骨料,并探讨其在保温砂浆中应用。采用水玻璃为硅源,用三甲基氯硅烷(TMCS)/乙醇(Et OH)/正己烷(C_6H_(14))(摩尔比3∶2∶2)混合液对水凝胶进行溶剂置换和表面改性,当混合液中TMCS和水凝胶中的H_2O的摩尔比为0.14时,得到憎水性良好气凝胶。在研究得到的最佳相对真空度-0.04 MPa下,真空吸入液溶胶,将憎水气凝胶和珍珠岩掺和到一起,得到具有良好憎水性能气凝胶改性膨胀珍珠岩,其导热系数为0.034 7 W/(m·K),筒压强度为208.64 MPa,其中气凝胶的质量比为39.30%,综合性能明显优于膨胀珍珠岩。用该骨料制备的保温砂浆基本性能良好,抗压强度0.38 MPa,导热系数0.056 W/(m·K),吸水率为32%;其抗压强度和吸水率明显优于珍珠岩砂浆,导热系数优于玻化微珠保温砂浆。     

高导热石墨烯/萘甲醇复合薄膜的制备及其在LED上的应用

石墨烯由于具有超高的导热性能,在热管理上有着广阔的应用前景。从修复结构缺陷出发,以氧化石墨烯为原料,有机小分子萘甲醇为修复剂,采用蒸发自组装法制备氧化石墨烯/萘甲醇(GO/NMT)复合薄膜,然后经过高温石墨化得到石墨化–石墨烯/萘甲醇(g-GO/NMT)薄膜。通过SEM、FT-IR、XRD、拉曼对制备的复合薄膜进行结构分析,并对其导热性能进行测试,当NMT的添加量为15%时,薄膜热导率达856.476 W/(m·K ),比石墨化–石墨烯(g-GO)薄膜的热导率提高了35%;通过对商用LED灯芯实际散热进行测试,g-GO膜的表面温度高达33.7 ℃,而g-GO/NMT复合膜的温度较低,仅为31.5 ℃。研究结果表明,g-GO/NMT复合膜具有更好的散热性能和更有效的热管理能力。