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影响多孔定型相变储能材料性能的因素分析

上海第二工业大学学报 2024年第2期41卷 119-127页

作者：雷晖陈志军王学子吴官正于伟上海第二工业大学能源与材料学院上海201209 上海第二工业大学上海先进热功能材料工程技术研究中心上海201209

太阳能作为一种可再生能源,因其在解决日益增长的能源需求和温室气体排放方面的巨大潜力受到越来越多的关注。然而,太阳自身的间歇性和随机性大大限制了太阳能的转换和储存效率。近年来,基于固-液相变储能材料的潜热储存系统,由于具有... 详细信息

太阳能作为一种可再生能源,因其在解决日益增长的能源需求和温室气体排放方面的巨大潜力受到越来越多的关注。然而,太阳自身的间歇性和随机性大大限制了太阳能的转换和储存效率。近年来,基于固-液相变储能材料的潜热储存系统,由于具有高储热密度和出色的化学稳定性,有望成为提高太阳能吸收和转换的合适方法。但固-液相变储能材料在实际应用中常受到自身相分离、换热速率低、过冷、熔融状态泄漏、性能不稳定等限制。其中一种解决方法是将多孔载体与固-液相变储能材料相结合来制备多孔定型相变储能材料。介绍了相变储能材料的储能机理和传热强化机理,系统分析了多孔载体材料的种类、制备方法对多孔定型相变储能材料的影响及其潜在应用。

关键词：太阳能潜热储存多孔载体定型相变储能材料相变

交流电频率范围变化对电化学合成的聚吡咯薄膜电致变色性能的影响

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上海第二工业大学学报 2024年第1期41卷 30-36页

作者：娄锦焓祝向荣杨鑫朱路平上海第二工业大学能源与材料学院上海201209 上海第二工业大学上海先进热功能材料工程技术研究中心上海201209

采用电化学阻抗谱法,以吡咯和对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid,p-TSA)为原料配制反应溶液,以掺氟SnO2透明导电玻璃为基底,简单而有效地一步合成聚吡咯(polypyrrole,PPy)薄膜。研究了电化学合成中交流电频率范围的变化对所制备的聚吡... 详细信息

采用电化学阻抗谱法,以吡咯和对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid,p-TSA)为原料配制反应溶液,以掺氟SnO2透明导电玻璃为基底,简单而有效地一步合成聚吡咯(polypyrrole,PPy)薄膜。研究了电化学合成中交流电频率范围的变化对所制备的聚吡咯薄膜的结构和电致变色性能的影响。结果表明,在初始电位0.7 V,施加±100 mV正弦波的基础上,交流电频率范围的变化改变了PPy薄膜颗粒的分布形态,频率范围变化越宽,薄膜颗粒越小,尺度接近于纳米级。当交流电频率范围在10^(-1)-10^(3)Hz时,制备的PPy薄膜的电致变色性能最佳,其800 nm光波处的光调制幅度达到65.4%,该薄膜还具有较快的电致变色响应,着色和褪色开关时间分别为5 s和6.5 s,且其着色效率达到137.4 cm^(2)-C^(-1),100次电致变色循环后的光调制幅度保留率可达65.7%。

关键词：电致变色聚吡咯交流频率电化学阻抗谱

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套管式太阳能相变蓄热器强化传热数值模拟

上海第二工业大学学报 2024年第1期41卷 1-8页

作者：李俊毅王继芬谢华清上海第二工业大学资源与环境工程学院上海201209 上海第二工业大学上海先进热功能材料工程技术研究中心上海201209

因太阳能相变蓄热技术节约资源、保护环境,符合我国目前的能源发展要求,而受到研究人员的关注。而太阳能具有间歇性、不稳定等特点增加了其利用的难度。通过有限元数值分析方法对套管式相变蓄热器进行模拟,探究相变材料(phase change ma... 详细信息

因太阳能相变蓄热技术节约资源、保护环境,符合我国目前的能源发展要求,而受到研究人员的关注。而太阳能具有间歇性、不稳定等特点增加了其利用的难度。通过有限元数值分析方法对套管式相变蓄热器进行模拟,探究相变材料(phase change materials,PCM)在太阳能相变蓄热器中的作用。结果表明,添加膨胀石墨可大幅度提升太阳能蓄热器的蓄放热效率。相比于传统石蜡蓄热,在入口速度、环境温度等初始条件相同时,添加质量分数为20%的膨胀石墨的石蜡蓄热时长缩短了91.11%,起到强化传热的效果。该研究为研制太阳能热水器、高效换热器及建筑节能和其他领域的热能储存等提供重要参考。

关键词：相变蓄热有限元数值分析膨胀石墨强化传热

表面负载金属纳米粒子的氮化物陶瓷导热填料的制备与表征

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上海第二工业大学学报 2024年第1期41卷 9-18页

作者：陈燕杰董华蕊马清怡赵雪伶陈立飞上海第二工业大学能源与材料学院上海201209 上海第二工业大学资源与环境工程学院上海201209 上海第二工业大学上海先进热功能材料工程技术研究中心上海201209

采用直接混合加热法制备氮化物陶瓷复合导热填料,这是一种可以批量生产,并且不使用溶剂、对环境友好的制备方法。通过扫描电镜、X射线衍射仪、TCI导热仪研究不同金属纳米粒子(镍、钴和银)在氮化物(氮化铝、氮化硼)上的负载情况以及负载... 详细信息

采用直接混合加热法制备氮化物陶瓷复合导热填料,这是一种可以批量生产,并且不使用溶剂、对环境友好的制备方法。通过扫描电镜、X射线衍射仪、TCI导热仪研究不同金属纳米粒子(镍、钴和银)在氮化物(氮化铝、氮化硼)上的负载情况以及负载量,并考察了复合陶瓷导热填料对聚乙烯醇基复合导热膜导热性能的影响。结果表明,金属纳米粒子成功负载到氮化物上而不改变氮化物的晶体结构。且负载金属粒子的尺寸随乙酸盐含量的增加而增大。另外,负载金属粒子的陶瓷导热填料能有效提高聚乙烯醇基复合导热膜导热能力,Ag/AlN-0.05导热膜的导热率能达到0.752 W/(m·K)。

关键词：氮化铝氮化硼乙酸盐金属粒子导热填料

CsPbX（X=Br,I）@ZIF-8复复合材料用于高效WLED器件

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上海第二工业大学学报 2024年

作者：纪宇昂杜超男施惟恒林东海上海第二工业大学能源与材料学院上海第二工业大学上海先进热功能材料工程技术研究中心上海第二工业大学上海市工程材料应用与评价重点实验室

纯无机铯铅卤钙钛矿材料由于其高光致发光量子产率（PLQY）、高色纯度、可调带隙、高载流子迁移率在光电子器件中引起了广泛的关注。然而,水、氧条件下稳定性较差使其实际用途受到限制,为了提升水氧环境下的稳定性,在典型热注射法合成... 详细信息

纯无机铯铅卤钙钛矿材料由于其高光致发光量子产率（PLQY）、高色纯度、可调带隙、高载流子迁移率在光电子器件中引起了广泛的关注。然而,水、氧条件下稳定性较差使其实际用途受到限制,为了提升水氧环境下的稳定性,在典型热注射法合成步骤中加入干燥的纳米粒子自组装方法合成的ZIF-8粉末使钙钛矿纳米晶体在ZIF-8孔隙中原位生长得到CsPbX3@ZIF-8（X=Br, I）复合材料,该合成方法步骤简单,成本低廉,合成样品具有优异的稳定性,在空气中可以稳定2年以上,水中15天后依然观察到明亮的荧光发射。以PMMA为基体材料制备的CsPbX3@ZIF-8/PMMA（X=Br, I）复合膜具有良好的光学特性,分别制成绿光CsPbBr3@ZIF-8/PMMA膜发射峰波长为525 nm与红光CsPbI3@ZIF-8/PMMA膜发射峰波长为697 nm。加上以蓝光LED为光源制备成的WLED器件达到白光色度坐标为（0.311 2, 0.333 4）,色温6 552 K,显色指数（CRI）为73.6。

关键词：纯无机铯铅卤钙钛矿 ZIF-8 热注射法稳定性原位生长 WLED

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GZO@TiN纳米流体光学性能探究

上海第二工业大学学报 2024年第2期41卷 149-156页

作者：何国杜李梦元吴子华王元元俞晓晓上海第二工业大学能源与材料学院上海201209 上海第二工业大学上海先进热功能材料工程技术研究中心上海201209 上海第二工业大学上海市热物性大数据专业技术服务平台上海201209

近年来,纳米流体在太阳能光热利用方面极具前景。核壳结构纳米颗粒可以耦合多种材料的不同波段效应,调控光谱吸收波段,实现太阳能的全光谱捕获吸收。将在长波具有高吸收的氧化锌掺杂镓(GZO)和在可见吸收好的氮化钛(TiN)形成GZO@TiN核壳... 详细信息

近年来,纳米流体在太阳能光热利用方面极具前景。核壳结构纳米颗粒可以耦合多种材料的不同波段效应,调控光谱吸收波段,实现太阳能的全光谱捕获吸收。将在长波具有高吸收的氧化锌掺杂镓(GZO)和在可见吸收好的氮化钛(TiN)形成GZO@TiN核壳结构复合纳米颗粒,可以发挥两种材料的优点。进一步,从调节材料的尺寸和核壳材料出发,探究GZO@TiN复合结构纳米流体的光谱特性变化规律。结果表明,当TiN为核、GZO为壳时,可以显现两种材料的共振效应;当GZO为核、TiN为壳时,长波区域的吸收峰消失。当浓度为10^(-4),光学厚度为10 mm时,TiN(壳)/GZO(核)纳米流体的平均吸收率高达100%。此工作对核壳结构复合纳米颗粒的光谱调控、吸收以及外壳、核心材料的选择有着一定的帮助。

关键词：核壳结构氮化钛氧化锌掺杂镓等离激元效应光谱调控

增材制造TiB/Ti复合材料网状组织形成与力学性能

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材料工程 2024年第2期52卷 31-39页

作者：韩远飞方旻翰张亮孙中刚黄光法吕维洁上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室上海200240 上海材料研究所上海3D打印材料工程技术研究中心上海200437 南京工业大学材料科学与工程学院先进材料研究院南京210009

采用快速凝固技术将TiB直接植入基体钛合金,形成一种新型超细网状结构钛基复合材料(titanium matrix composites,TMCs)粉体,并采用激光增材制造技术,制备出一种等轴网状和柱状网状组织交替分布的新型钛基复合材料,系统分析和讨论增材制... 详细信息

采用快速凝固技术将TiB直接植入基体钛合金,形成一种新型超细网状结构钛基复合材料(titanium matrix composites,TMCs)粉体,并采用激光增材制造技术,制备出一种等轴网状和柱状网状组织交替分布的新型钛基复合材料,系统分析和讨论增材制造TMCs超常凝固网状组织形成机制与力学特性。研究发现:增材制造TiB/Ti复合材料网状组织(约9μm)主要由原位自生纳米TiB晶须组成,呈现B27和Bf两种晶体结构;B元素的直接引入,易于在凝固界面形成成分过冷,不仅促使交替形成等轴网状组织和柱状网状结构,也同步细化基体晶粒尺寸,实现基体合金片层α相的等轴化。经原位力学观察分析发现,增材制造形成的原位自生纳米TiB网状组织结构,不仅能够抑制裂纹偏转并钝化裂纹,还将大量滑移迹线聚集于网络结构内部,并在晶界诱发高密度位错,限制材料的塑性变形,大幅度提高了复合材料的强度,增材制造TiB/Ti复合材料抗拉强度提高42%,伸长率保持在约10%。

关键词：增材制造钛基复合材料网状结构力学性能

MXene/二氧化硅/六水氯化钙复合相变储热材料的制备及性能

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上海第二工业大学学报 2024年第2期41卷 136-141页

作者：范宇飞赵雪伶陈立飞上海第二工业大学能源与材料学院上海201209 上海第二工业大学上海先进热功能材料工程技术研究中心上海201209 上海第二工业大学上海市工程材料应用与评价重点实验室上海201209 上海第二工业大学上海市热物性大数据专业技术服务平台上海201209

六水氯化钙作为一类低温体储热材料,在蓄热节能方面有着巨大的应用前景。单一的六水氯化钙相变储热材料存在导热系数低和熔化时易泄漏的缺点,具有较大的内芯和互穿介孔孔道结构的介孔二氧化硅可以解决上述问题。介孔二氧化硅具有低密度... 详细信息

六水氯化钙作为一类低温体储热材料,在蓄热节能方面有着巨大的应用前景。单一的六水氯化钙相变储热材料存在导热系数低和熔化时易泄漏的缺点,具有较大的内芯和互穿介孔孔道结构的介孔二氧化硅可以解决上述问题。介孔二氧化硅具有低密度,热膨胀系数小,折射率低,比表面积大等优点,但其导热系数低,需要与热性能良好的材料复合来增强导热能力。选用MXene作为导热增强材料,在其表面上生长介孔二氧化硅,再把相变材料六水氯化钙负载其中。通过综合热分析仪和红外热成像仪测定,证明复合相变材料的储热性能、热稳定性和传热速率都有显著提升;在烘箱中观察六水氯化钙的泄漏情况也明显被载体材料所抑制,成功制备一种热性能和稳定性俱佳的复合相变储热材料。

关键词：六水氯化钙相变储热泄漏 MXene材料二氧化硅

基于高稳定水基石墨烯/骨胶纳米流体的光热转换性能研究

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材料导报 2024年

作者：周传辉王玺朝何国杜董岚吴子华谢华清王元元上海第二工业大学能源与材料学院上海市热物性大数据专业技术服务平台上海先进热功能材料工程技术研究中心

在能源危机背景下，能够将太阳能转换成热能的纳米流体光热材料体系脱颖而出。石墨烯纳米流体具有高稳定性的优点，在光热吸收领域具有良好的应用前景，但是石墨烯在基液中易团聚，影响在石墨烯纳米流体中的更广泛应用。该研究利用球磨... 详细信息

在能源危机背景下，能够将太阳能转换成热能的纳米流体光热材料体系脱颖而出。石墨烯纳米流体具有高稳定性的优点，在光热吸收领域具有良好的应用前景，但是石墨烯在基液中易团聚，影响在石墨烯纳米流体中的更广泛应用。该研究利用球磨法制备石墨烯/骨胶纳米复合材料，两步法制备分散稳定的水基石墨烯/骨胶纳米流体。研究了石墨烯与骨胶之间的质量比对石墨烯/骨胶纳米流体稳定性的影响机制，在此基础上进一步探讨了石墨烯/骨胶纳米流体的质量分数对光热吸收性能的规律。结果表明，石墨烯与骨胶质量比为1:4时的纳米流体具有高稳定性。浓度为0.009%的石墨烯/骨胶纳米流体光热转换效率可高达98.46%，较去离子水提高了24.31%。本工作研究发现石墨烯/骨胶纳米流体能够达到分散稳定状态且具有良好的光热转换性能。

关键词：石墨烯/骨胶纳米流体分散稳定性光吸收效果光热转换效率