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纳米流体介质导热机理初探

物理学报 2003年第6期52卷 1444-1449页

作者：谢华清奚同庚王锦昌中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

纳米流体导热行为具有许多奇异的特性 ,结合纳米流体的特点和微尺度传热学原理 ,研究了热流在纳米颗粒内波动式及非限域的热传导特性、纳米颗粒在悬浮液内的布朗运动、颗粒液体界面上液膜层原子的有规则排列。

关键词：纳米流体导热机理热传导特性布朗运动导热系数微尺度传热学

聚合物基导热绝缘复合材料导热机理及应用研究

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材料导报 2012年第3期26卷 69-72,90页

作者：李珺鹏齐暑华谢璠西北工业大学理学院西安710129

介绍了聚合物基导热绝缘复合材料的导热机理,分析了导热模型在某些材料制备中的成功应用以及不足之处。聚合物基导热复合材料由于具备一些优良的特点,广泛应用于各种形式材料的制备,如导热绝缘塑料、导热绝缘胶粘剂、导热绝缘橡胶、导... 详细信息

介绍了聚合物基导热绝缘复合材料的导热机理,分析了导热模型在某些材料制备中的成功应用以及不足之处。聚合物基导热复合材料由于具备一些优良的特点,广泛应用于各种形式材料的制备,如导热绝缘塑料、导热绝缘胶粘剂、导热绝缘橡胶、导热绝缘复合涂层等。研究成果表明,利用聚合物基导热绝缘复合材料制备的材料的性能优良,可满足一定场合的使用,其应用领域不断扩大。随着科学技术的发展及对材料性能要求的不断提高,高导热绿色环保材料成为最终发展趋势。

关键词：导热绝缘复合材料导热粒子导热机理导热模型

HNTs原位混杂复合材料的导热机理及自阻燃性能分析

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中国塑料 2012年第10期26卷 62-65页

作者：甘典松郑兴铭宁平王雄刚邓凯桓株洲时代新材料科技股份有限公司湖南株洲412000 华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640

采用熔融共混法制备了聚酰胺66(PA66)/热致液晶聚合物(TLCP)/埃洛石纳米管(HNTs)原位混杂复合材料,研究了其导热机理、阻燃性能及微观形态。结果表明,复合材料的热导率及极限氧指数均随HNTs含量的增加而提高,且HNTs形成导热网链的临界值... 详细信息

采用熔融共混法制备了聚酰胺66(PA66)/热致液晶聚合物(TLCP)/埃洛石纳米管(HNTs)原位混杂复合材料,研究了其导热机理、阻燃性能及微观形态。结果表明,复合材料的热导率及极限氧指数均随HNTs含量的增加而提高,且HNTs形成导热网链的临界值为30%(质量分数,下同);当HNTs含量为40%时,复合材料的热扩散系数、热导率、极限氧指数分别提高了27%、134%和42%;扫描电子显微镜显示,TLCP及HNTs均能在基体中均匀分散,并能观察到TCLP所形成的沿纤维轴方向取向的微纤及HNTs所形成的导热网链。

关键词：聚酰胺66 热致性液晶聚合物埃洛石纳米管原位复合材料导热机理阻燃性能

热传导高分子复合材料的导热机理、类型及应用

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中国塑料 2002年第12期16卷 14-17页

作者：叶昌明陈永林杭州华电华源环境工程有限公司浙江杭州310012

主要介绍了聚合物基复合材料的导热机理以及预测二相体系复合材料热导率的理论模型Maxwell Eucken ,Bruggemen ,Cheng Vochen ,Ziebland ,Lewis Nielsen ,Y .Agari Uno方程。同时介结了聚合物基导热材料的三种类型及其具体应用。

关键词：复合材料导热机理理论模型

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不同温度环境下织物导热机理的探讨

上海纺织科技 2015年第11期43卷 22-26,33页

作者：王婷婷刘晓霞庄明宇上海工程技术大学服装学院上海201620

采用热线法对几种高性能织物在-50℃~200℃温度范围内的导热系数进行了测试,探索其导热系数随温度变化的规律。采用最小二乘法对实验数据进行处理,分别拟合出效果良好的各织物导热系数关于温度的曲线。分析表明,温度在200℃以下,热线法... 详细信息

采用热线法对几种高性能织物在-50℃~200℃温度范围内的导热系数进行了测试,探索其导热系数随温度变化的规律。采用最小二乘法对实验数据进行处理,分别拟合出效果良好的各织物导热系数关于温度的曲线。分析表明,温度在200℃以下,热线法测试方法下织物的热传递过程主要为热传导,织物内部热传导表现为声子导热和分子导热。在各温度段,各织物导热系数随温度变化的规律不尽相同,其导热系数显著受到纤维种类的影响。

关键词：导热系数温度高性能织物导热机理

CNTs-BN/肉豆蔻酸复合相变蓄热材料制备及其导热机理

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CNTs-BN/肉豆蔻酸复合相变蓄热材料制备及其导热机理

作者：朱长林东北电力大学

学位级别：硕士

近年来,随着能源不断的消耗,使得各种资源越来越稀少,在当今世界能源领域的调整和变革的背景下,中国的消费革命和能源生产极速增长,因此提高能源利用效率亟需进步,而蓄热技术就是提高能源有效利用效率的主要措施之一。相变蓄热因为其储... 详细信息

近年来,随着能源不断的消耗,使得各种资源越来越稀少,在当今世界能源领域的调整和变革的背景下,中国的消费革命和能源生产极速增长,因此提高能源利用效率亟需进步,而蓄热技术就是提高能源有效利用效率的主要措施之一。相变蓄热因为其储能效率优异、蓄热温度改变小,而且蓄热器的结构较为紧凑等,因此在能源利用领域,应用前景较为突出。其中相变材料在相变蓄热技术中处于关键性地位,而且也是相变技术中关键所在。相变材料具备较强的储热能力和热传导性能,作为一种应用前景十分可观的功能应用型材料,这让复合相变蓄热材料能够在纺织、建筑、航空航天等诸多工业领域都有着广泛的应用前景。本文选用肉豆蔻酸为相变蓄热材料,以导热性能优异的碳纳米管（CNTs）和氮化硼（BN）为导热填料。利用碳纳米管和氮化硼颗粒之间的协同作用,在少填加的条件下,利用熔融共混法,制备了碳纳米管-氮化硼/肉豆蔻酸复合相变蓄热材料,并分析复合相变材料的相变蓄热性能变化。然后分析这两种纳米颗粒的配比、碳纳米管的管径、混合纳米颗粒的质量分数和不同环境温度对复合相变材料的等效导热系数的影响,通过在以往学者的研究上,建立起二元混合纳米填料的复合相变蓄热材料的导热系数预测模型,并系统的阐述复合相变蓄热材料导热系数增强的机理。根据上述研究,得出以下结论:（1）在填加不同质量纳米颗粒分数下,复合相变蓄热材和纯肉豆蔻酸相比,比热容逐渐降低,而对应的热扩散率是逐渐降低的,相变焓的损失率小于7.9%,相变温度仅下降1℃左右。经过了300次后的的冷热循环实验,复合相变蓄热材料的相变焓以及相变温度的变化不大。（2）通过粉末X射线衍射仪以及扫描电子显微镜,对复合相变蓄热材料进行了表征测试,发现随着碳纳米管和纳米氮化硼的加入,并未生成新的物质。（3）碳纳米管-氮化硼/肉豆蔻酸复合相变蓄热材料的导热系数,跟着纳米导热填料的质量分数增加而提高。在相同质量分数下,碳纳米管管径越小,对蓄热材料导热系数的促进效果更好。二元填加纳米颗粒填料比单一填加更有利于提高复合相变蓄热材料的热导系数,当碳纳米管和氮化硼配比是1:1时,对肉豆蔻酸导热系数的强化效果最好。提出的Maxwell修正模型可以较好地预测二元低填加的碳纳米管-纳米氮化硼/肉豆蔻酸复合相变蓄热材料的导热系数,具有较高的准确性,误差可以保持在3%以内。通过对导热通路的研究和界面热阻的计算,从微观角度,针对声子在相变蓄热材料中的热传播,对纳米管-氮化硼/肉豆蔻酸复合相变蓄热材料的导热机理进行了系统性的阐述。

关键词：复合相变蓄热材料导热系数预测模型界面热阻导热机理

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混合纳米流体强化导热机理的研究

混合纳米流体强化导热机理的研究

作者：苏巧铭杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着纳米材料制备技术取得了极大的进展,大量学者们对混合纳米流体的制备与参数测量进行了深入研究。纳米流体于1995年由Argonne国家实验室最早制备得出,随后在2007年Jana等人首次制备出混合纳米流体,因其良好的稳定性与良好的导热性,... 详细信息

随着纳米材料制备技术取得了极大的进展,大量学者们对混合纳米流体的制备与参数测量进行了深入研究。纳米流体于1995年由Argonne国家实验室最早制备得出,随后在2007年Jana等人首次制备出混合纳米流体,因其良好的稳定性与良好的导热性,故混合纳米流体这一概念正式形成。混合纳米流体作为良好的传热介质已被广泛使用,因此有必要掌握其强化传热的内在机理。但不同纳米颗粒混合下的混合纳米流体提升其传热性能的规律并无结论,并且因其实验中的各种因素限制,故本文采用分子动力学与布朗动力学方法模拟混合纳米流体内的传热现象并探究其强化导热的内在机理。本文的总体内容包括:(1)本文依托于国家自然科学基金项目,介绍了纳米流体与混合纳米流体的研究背景与意义,阐述了国内外学者对纳米流体研究的当前进展,以及介绍了分子动力学方法的基本概念,最后对论文主要研究内容进行阐述。(2)基于混合纳米流体内部传热规律尚不明朗的问题,首先,通过分子动力学计算了Cu-Ag/Ar混合纳米流体的导热系数和扩散系数。结果表明,与液态氩相比,Cu-Ag50%/Ar的混合纳米流体的导热系数最大可提高69.72%,并大于Ag/Ar和Cu/Ar纳米流体的47.95%和26.4%。然后,通过径向分布函数和跟踪纳米颗粒表面Ar原子显示流体处于动态平衡状态。最后,分析不同混合比中混合纳米流体的纳米层数密度和扩散系数与导热系数的一致性,并表明纳米层结构和Ar的扩散是强化导热的两个机制。(3)水基作为纳米流体应用中十分常用的基液,本文通过在Ar液研究的基础上构建了以水分子为基液的混合纳米流体,并加以传热模拟。以及,定量地分析了不同体积分数、不同颗粒粒径下混合纳米流体导热系数的规律,并通过RDF与颗粒运动轨迹定性地解释其导热系数升高的原因。为混合纳米流体内颗粒聚集增强传热性能的研究奠定基础。(4)混合纳米流体内多粒子聚集是加强传热的因素之一。对此,本文依托于ELBA粗粒化水分子模型与布朗动力学分析了不同颗粒数与不同形态间其导热系数的规律。结果显示:混合纳米流体内Cu-Ag之间的聚集结构为紧密结构,且分形维数与导热系数呈线性关系;纳米流体内Cu-Cu之间的聚集为松散结构,当颗粒达到24颗时其聚集体存在发散现象,故导热系数与其分形维数不存线性关系。

关键词：混合纳米流体混合比导热系数导热机理分子动力学

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酚醛复合泡沫的导热机理及力学性能研究

酚醛复合泡沫的导热机理及力学性能研究

作者：汪波武汉理工大学

学位级别：硕士

隔热技术目前被各航空航天大国列为航空航天器热防护系统中的关键技术,隔热材料是保护新型航空航天器的关键结构。复合泡沫作为隔热材料广泛地应用于航空航天领域,酚醛复合泡沫具有较高的热稳定性,优异的力学性能以及隔热性能,是复合泡... 详细信息

隔热技术目前被各航空航天大国列为航空航天器热防护系统中的关键技术,隔热材料是保护新型航空航天器的关键结构。复合泡沫作为隔热材料广泛地应用于航空航天领域,酚醛复合泡沫具有较高的热稳定性,优异的力学性能以及隔热性能,是复合泡沫的一种典型代表。对空心玻璃微珠进行改性,能够明显地改善玻璃微珠与树脂基体之间的界面性能,提高复合泡沫的各项性能。在酚醛树脂中填充空心玻璃微珠能够明显地降低材料的密度,提高了材料的比强度和隔热性能,同时引入耐高温的短切碳纤维对复合泡沫进行增强,进一步降低了复合泡沫的密度,对于酚醛复合泡沫的力学性能有明显的提高。以不同种类的偶联剂对空心玻璃微球表面改性,改性后的微球填充酚醛树脂制备了酚醛复合泡沫塑料。研究了空心微球改性前后的表面性能和界面性能的变化。结果表明:经过偶联剂处理后的空心微球,降低了空心微球之间的团聚,增加了表面疏水性,改善了与基体间的相容性和界面性能。不同种类偶联剂中,钛酸酯偶联剂以物理缠结的方式同酚醛基体聚合物链连接,硅氧烷偶联剂除部分与甲阶酚醛中的羟甲基有化学键合作用,大部分仍以物理缠结为主,在酚醛基复合材料中以钛酸酯偶联剂改性空心微珠的效果较为明显。以不同体积分数空心玻璃微珠填充酚醛树脂,制备了酚醛复合泡沫。研究了其在不同温度热处理后的热稳定性能、力学性能、隔热性能,研究结果表明,空心玻璃微珠填充量增加,复合泡沫热稳定性增加,未经热处理的酚醛复合泡沫力学性能随着空心玻璃微珠的增加而降低,高温热处理后,复合泡沫的压缩强度随着微球填充量的增加而降低,弯曲强度随着空心玻璃微球填充量的增加而增加。900℃时,复合泡沫的力学性能相对于600℃时增加,这是因为空心玻璃微珠的熔化,填充了基体中的裂纹和孔洞从而形成了起增强作用的玻璃桥。复合泡沫的有效导热系数随着空心玻璃微球填充量的增加而减小,常温条件下,低填充量时与Russell模型以及Hashin-Shtrikma上限模型理论计算所得的数值接近,高填充量时实验实测数值渐渐偏离到parallar模型。随着温度的增加,热辐射和气象热传导所占有效导热系数的百分比越来越大,固相热传导系数也大幅度增加,使有效导热系数大幅升高。以不同质量分数的碳纤维填充50vol%体积分数的酚醛复合泡沫,制备了纤维增强复合泡沫,研究结果表明:纤维填充量增加,复合泡沫在氮气条件下的热稳定性提高。随着短切碳纤维填充量的增加,复合泡沫的力学性能先增大后减小,在3wt%时力学性能达到最大值。纤维含量对于复合泡沫的有效导热系数的影响并不明显,整体略微提高。

关键词：复合泡沫表面改性导热机理力学性能

导热增强型定形相变材料的制备及导热机理研究

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导热增强型定形相变材料的制备及导热机理研究

作者：刘菁伟西南科技大学

学位级别：硕士

相变材料的相变潜热蓄热或蓄冷,具有蓄能密度大、温度变化小的特点,在太阳能利用、工业余热、建筑节能和废热回收等领域有着广泛的应用。作为固--液相变材料,石蜡具有化学稳定性好、相变潜热大、来源广泛、无过冷和相分离现象、价格低... 详细信息

相变材料的相变潜热蓄热或蓄冷,具有蓄能密度大、温度变化小的特点,在太阳能利用、工业余热、建筑节能和废热回收等领域有着广泛的应用。作为固--液相变材料,石蜡具有化学稳定性好、相变潜热大、来源广泛、无过冷和相分离现象、价格低廉等优点,在相变材料方面得到广阔应用。但其需封装、热导率小的缺点,制约了其在储热领域中的应用。本文以石蜡为相变材料,高密度聚乙烯(HDPE)为支撑材料,采用熔融共混法制备石蜡/HDPE定形相变材料(Phase change m a t e r i a l,P C M),对其微观形貌、渗漏率及热性能等进行测试表征。并探究添加剂及制备工艺对石蜡/HDPE定形PCM渗漏率的影响。研究结果表明,石蜡和HDPE相容性良好。石蜡/HDPE定形PCM相变焓与石蜡含量有关。当在石蜡/HDPE定形PCM中添加质量分数为0.1%的过氧化二异丙苯(D C P)和0.1%的抗氧剂1 0 1 0,在1 5 0℃下熔融共混时,可以获得低渗漏率定形相变材料。以石蜡为相变材料,HDPE为支撑材料,膨胀石墨(EG)为导热填料,采用熔融共混法制备石蜡/HDPE/EG导热定形PCM,对其微观形貌、热导率、渗漏率及热性能等进行测试表征,并探究石蜡/H D P E/E G导热定形P C M热导率的影响因素。研究结果表明,石蜡、H D P E和E G三者之间相容性良好。添加E G后,定形P C M渗漏率有所提高,但随EG含量的增加而降低,EG质量分数为15%时,渗漏率低于0.6%。热导率随EG含量的增加而增加,EG质量分数为15%时,热导率为1.265 W/(m·K),提高率达144%。导热定形PCM的相变焓随EG含量的增加变化不大。采用二甲苯溶解法探究H D P E及E G对石蜡的包覆作用及E G的分布情况,提出石蜡/HDPE/EG导热定形PCM的导热机理。研究结果表明,HDPE形成的空间网状结构以及EG的多孔结构均对石蜡起到良好的包覆作用。HDPE的空间网状结构对EG也起到包覆作用。蠕虫状EG吸附大量石蜡,分布于HDPE形成的空间网状结构中。石蜡/HDPE定形PCM中加入EG后,导热载体由声子变为自由电子,大大提高了传热速率。

关键词：导热定形相变材料制备性能导热机理