适用于机舱控温的肉豆蔻酸定形相变材料的制备及性能研究

作     者：徐钦垚 

作者单位：浙江海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高军凯

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：定形相变材料 热舒适度 机舱 肉豆蔻酸 

摘      要：机舱作为船舶的“心脏为其提供各种动力,狭小的空间集中诸多动力设备和电气装置,在能量转化和传输的过程中会产生热量。通常情况下,机舱采用通风系统进行通风换热,这一过程需要消耗大量能源且散热效果不佳,而且高温环境不利于船员身心健康,所以需要更为高效的机舱热管理。相变控温技术可以通过吸收环境中的热能,达到降低周围环境温度的目的。近年来,相变控温技术因其结构简单紧凑、控温和储热性好而被广泛应用在在建筑和交通行业。为此,本文在归纳总结现有机舱热管理技术的基础上,以机舱环境的温度控制为主要研究对象,提出将定形相变材料应用于船舶机舱围壁的技术思路,制备了一种适用于机舱控温的肉豆蔻酸基定形相变材料,以改善机舱内部的热环境。本文的主要研究内容和结论如下:(1)针对船舶机舱的热环境舒适性、气候环境的影响以及相变材料的选取原则,制备了芥兰生物质基肉豆蔻酸定形相变材料。通过傅利叶红外吸收光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热法、热重分析仪等表征手段对芥兰生物质基肉豆蔻酸定形相变材料进行测试分析,研究结果表明,芥兰生物质基肉豆蔻酸定形相变材料具有良好的导热和储热能力,其焓值和导热率可达103.55 J/g和0.597 W/m·K。(2)芥兰生物质基肉豆蔻酸定形相变材料的力学性能有待提高,不能够满足机舱围壁结构稳定性的需求,为进一步改善定形相变材料的力学性能和储热能力,本文利用天然木材优异的机械性能,制备出碳化再生巴沙木气凝胶。然后将碳化再生巴沙木气凝胶通过真空浸渍法吸附肉豆蔻酸,制备得到再生巴沙木气凝胶定形相变材料,并对其储热性能进行研究。结果表明,当肉豆蔻酸在再生巴沙木气凝胶定形相变材料中质量比为90.3%时,焓值可达222.9 J/g,并且该定形相变材料具备优异的抗压性能。(3)本文根据已制备的芥兰生物质基肉豆蔻酸定形相变材料和再生巴沙木气凝胶定形相变材料进行了表征和数据归纳,选取性能最优的定形相变材料,设计一种可用于船舶机舱的相变控温围壁,并通过理论计算分析本文制备的定形相变材料应用于机舱控温的可行性。