【摘 要】
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能源过度消耗造成的环境污染和能源枯竭问题警醒我们必须重视对于能源的合理利用。我国具有丰富的可利用余热资源,但对于这部分能源的利用程度却不尽如人意,尤其是低温余热。此时,储热技术就显得尤为重要,相变材料（Phase change materials,PCMs）作为一种先进的储热材料,在提高能源利用效率方面起着至关重要的作用。PCMs,尤其是有机PCMs因其具有高储能密度、过冷度小、无相分离和良好的热
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能源过度消耗造成的环境污染和能源枯竭问题警醒我们必须重视对于能源的合理利用。我国具有丰富的可利用余热资源,但对于这部分能源的利用程度却不尽如人意,尤其是低温余热。此时,储热技术就显得尤为重要,相变材料（Phase change materials,PCMs）作为一种先进的储热材料,在提高能源利用效率方面起着至关重要的作用。PCMs,尤其是有机PCMs因其具有高储能密度、过冷度小、无相分离和良好的热化学稳定性等优异的性能而受到广泛关注,但其存在液体易泄露和导热系数低这两大短板严重影响其储热性能从而限制其余热回收应用。基于此,本文采用PCMs与具有稳定结构的支撑材料复合并加入碳基导热增强物质的方法,研究支撑材料与导热增强物质的协同作用对于复合相变材料（Composite phase change materials,CPCMs）储热性能、热稳定性能、形状稳定性能以及导热性能的影响。本论文的主要研究内容及结果如下:（1）首先采用牺牲模板法制备支撑材料—石墨泡沫（GF）,并预先对模板进行水解处理以期获得比表面积更大、开孔程度更高的GF,接着利用真空浸渍法制备了十八胺（ODA）/GF CPCMs,并加入石墨粉作为导热增强物质。实验结果表明孔结构的毛细管力对于ODA的束缚能有效阻止ODA的泄露,GF对ODA的吸附率高达92.3%,ODA/GF CPCMs熔融潜热最高为218.1 J/g,表现出比大多数低温PCMs更好的储热能力。随着石墨粉添加量的增加,GF的石墨化程度更高,GF与石墨粉的协同导热增强作用效果更强。石墨粉添加量为15 wt%时,ODA/GF CPCMs的导热系数是纯ODA的2.24倍,GF与石墨粉的本征高稳定性提高了CPCMs的热稳定性。（2）采用熔融共混法制备了石蜡（PA）/烯烃嵌段共聚物（OBC）/碳纤维（CF）CPCMs,CF为导热增强物质,支撑材料OBC具有软段与硬段交替出现的特殊结构,能够将PA储存于软段形成连续相,而硬段作为“保护段”在防止PA泄露方面起着至关重要的作用,因而PA/OBC/CF CPCMs表现出优异的形状稳定性,而PA/OBC/CF CPCMs也因为OBC的这种结构体现出柔性特质。OBC的分解温度高于400℃,CF作为碳基材料,本身就具有很高的热稳定性,这两者协同提高了PA/OBC/CF CPCMs的热稳定性。此外,OBC本身具有一定的储热能力（熔融潜热值为24.6 J/g）,PA/OBC/CF CPCMs的潜热值最高为191.8 J/g,在冷热循环100次后潜热值仍可保持为原来的95%,体现出优秀的循环稳定性。当CF添加量为10wt%时,PA/OBC/CF CPCMs的导热系数为0.542 W/（m·K）,是纯PA的1.29倍。PA/OBC/CF CPCMs优异的储热性能、热致柔性、热稳定性、形状稳定性能以及导热性能提高了其在低温余热回收领域的竞争力。
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