青海大学，新能源光伏产业研究中心，西宁 810016
为提升水合盐相变材料的性能，以Na2SO4·10H2O-Na2HPO4·12H2O共晶盐(EHS)作为基体材料，采用HF/HNO3刻蚀法制备亲水性纳米碳化硅(Nano-SiC)，并以Na2SiO3·9H2O和改性Nano-SiC作为复合添加剂制备复合纳米相变流体材料(Nano-SiC EHS PCMs)。结果表明：改性后Nano-SiC在EHS PCMS中具有良好的分散稳定性，同时Na2SiO3·9H2O和Nano-SiC 协同作用下使得EHS PCMs过冷度降低到0.3 ℃，无相分层现象。Nano-SiC EHS PCMs在固液相变体系中热导率均有提升，同时添加0.2% (质量分数)Nano-SiC后EHS PCMS储能时间缩短了21.8%。添加质量分数为0.15% Nano-SiC的EHS PCMs熔融焓和结晶焓分别为267.3 J/g和231.4 J/g，经过1 000次冷热循环后焓值变化甚小，该体系具有良好的循环稳定性。
纳米碳化硅 表面改性 共晶盐 纳米相变流体 nano silicon carbide surface modified eutectic hydrated salt phase change nanofluids
1 青海大学，青海省先进材料与应用技术重点实验室，西宁 8100161
2 武汉科技大学，高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心，武汉 430081
水合硅酸镁是炼钢连铸过程中间包用镁质浇注料的重要结合相，其含量多少决定着浇注料的强度大小。本工作以Na2SiO3·9H2O和MgCl2·6H2O为原料，采用水热法合成水合硅酸镁(MgO-SiO2-H2O，M-S-H)，研究了焙烧温度和焙烧次数对水合硅酸镁的“结构记忆”特性；随后将预合成M-S-H复合硅微粉制备镁质浇注料，研究其对镁质浇注料性能的影响。结果表明：当焙烧温度低于400 ℃时，水合硅酸镁具有“结构记忆”特性，焙烧次数增加有利于M-S-H凝胶中层间羟基的插入，促进其层状结构晶粒的长大和结构稳定性的提高；在镁质浇注料制备过程中引入一定量的预合成水合硅酸镁和少量的硅微粉，使浇注料具有很好的施工性能和足够的早期结合强度；同时减少了高温热处理后浇注料缺陷形成，提高了材料力学性能，为开发低硅微粉镁质浇注料提供支撑。
镁质浇注料 低硅微粉 水合硅酸镁 “结构记忆”特性 低温焙烧 magnesia-based castables low-microsilica magnesium silicate hydrate "structural memory" properties low-temperature calcination
1 青海大学，新能源光伏产业研究中心，西宁 810016
2 清华大学材料学院，北京 100084
针对芒硝相变材料因过冷度大、相分层严重导致相变潜热存储循环寿命缩短的问题，以Na2SO4·10H2O- Na2CO3·10H2O-NaCl相变材料体系为基体、改进的Hummers法结合冷冻干燥和球磨工艺改性制备的亲水性纳米氧化石墨烯(Nano-GO)为添加剂，制得纳米氧化石墨烯/芒硝基复合相变材料(GO-MCPCMs)。结果表明：氧化处理过的纳米氧化石墨烯中O/C比例增加了65.75%，结构缺陷水平由0.224增至1.088，无团聚现象；纳米氧化石墨烯/芒硝基复合相变材料的结晶相变温度增至约23 ℃、过冷度减小至0 ℃、相分层消除，该复合相变体系中Na2SO4结晶体全部结晶为晶粒长度尺寸近于2 cm的Na2SO4·10H2O；500次固?液循环前后含氧化石墨烯质量分数为0.075%的GO-MCPCMs结晶潜热值分别为156.7 J/g和149.9 J/g，衰减率为4.3%，Nano-GO的加入明显改善了芒硝基复合相变体系的热稳定性。纳米氧化石墨烯/芒硝基复合相变材料具有良好的热循环稳定性和较长的使用寿命。
改性纳米石墨烯 改进Hummers法 芒硝基复合相变材料 结构与热性能 循环稳定性 modified nano graphene improved Hummers method mirabilite composite phase change materials structure and thermal property cycle stability
1 青海大学，新能源光伏产业研究中心，西宁 810016
2 清华大学材料学院，北京 100084
碳海绵具有低密度、大孔体积、高导热系数等优点，可作为相变材料的良好载体。采用脱脂棉及MgO为原料，合成了具有一定石墨化特性、孔隙率达到96.3%的碳海绵为载体，以Na2SO4?10H2O/Na2HPO4?12H2O为相变介质，制备出多孔碳海绵封装的复合相变材料。结果表明：在700、800 ℃和900 ℃制得的碳海绵对相变材料的吸附量分别达到了自身质量的60、75倍和102倍。同时探讨了在不同温度下制得碳海绵封装的材料在5~60 ℃之间固液相变循环性能，经5 000次循环后，该相变材料的潜热仍在200 J·g-1以上，下降值均在13%以内，导热系数提升率均大于50%。该多孔碳海绵封装的复合相变材料在太阳能储能等领域具有很好的应用前景。
多孔碳海绵 封装 十水硫酸钠 十二水合磷酸氢二钠 复合相变材料 热性能 porous carbon sponge encapsulation sodium sulfate decahydrate disodium hydrogen phosphate dodecahydrate composite phase change material thermal performance
1 青海大学化工学院, 西宁 810016
2 青海大学新能源光伏产业研究中心, 西宁 810016
3 清华大学材料学院, 北京 100084
在复合相变材料中引入碳纳米纤维(CNFs)提高相变体系的导热系数, 以实现相变材料与外界环境进行快速有效的热量交换。本文采用熔融共混法将Na2SO4·10H2O和Na2HPO4·12H2O制备成共晶盐相变材料, 借助聚丙烯酸钠构筑三维聚合物网络封装相变材料, 利用CNFs提升复合材料的导热系数。通过Raman、XPS等测试方法, 研究了CNFs经高能球磨、湿化学氧化处理后, 其表面含氧官能团的变化; 借助Raman、DSC、Hot disk、TG等测试方法, 分析了CNFs对复合材料化学相容性、相变行为、热稳定性、潜热容量、导热系数的影响。结果表明: CNFs经过功能化处理, 氧、碳原子比增大至0.140, 氧化效果显著; CNFs引入至复合相变材料中, 体系内各组分之间存在良好的化学相容性; 当CNFs的添加量达到3%(质量分数), 复合材料的固、液态导热系数分别达到1.05 W/(m·K)、0.88 W/(m·K), 相较于未添加CNFs的复合材料, 固、液态导热性能分别提升了69.4%、60.0%; 经过1 000次循环试验, 复合材料的熔融焓和结晶焓相较循环前分别下降了56.2%、65.3%, 相变体系仍然具备一定的储热能力, 表明将相变材料嵌入三维网络结构是一种有效的封装策略。
复合相变材料 相变储能 十水硫酸钠 十二水磷酸氢二钠 碳纳米纤维 相变行为 潜热容量 导热系数 composite phase change material phase change energy storage sodium sulfate decahydrate disodium hydrogen phosphate dodecahydrate carbon nanofiber phase transition behavior latent heat capacity thermal conductivity
