建筑节能用复合相变蓄热材料制备研究.docx

建筑节能用复合相变蓄热材料制备研究摘要：由熔融盐与石墨制备了建筑节能用复合相变蓄热材料并以电子显微镜进行了性能测试分析。结果表明基于石墨为添加剂可显著提升复合相变蓄热材料传热效率；石墨可强化相变蓄热材料导热性能但由于膨胀石墨与相变蓄热材料以物理形式充分混合所以膨胀石墨对于材料相变温度所造成的影响非常小对此在材料制备时需充分考虑材料相变温度与导热性能科学合理添加石墨含量以制备出性能良好的建筑节能用复合相变蓄热材料。关键词：建筑节能材料；相变蓄热材料；膨胀石墨就国内外相关研究孙婉纯等学者指出相变储热单元可减小室内温度波动提升室内环境热舒适性降低建筑能耗；陈超等学者提出了新型相变储能墙板发现普通房间的北墙内表面利用PCM可有效提升室内热舒适性可提升太阳辐射利用率若选择合适PCM供暖季节节能率高达17%以上；王慧儒等学者基于变分原理推算出了组合式相变最佳融化温度表达式探究了相变材料对于耗散热阻与蓄热性能的影响作用为组合式相变材料选择、流动、结构参数设计奠定了理论依据[1]。在此基础上本文针对以石墨改善熔融盐导热性能基于熔融盐与石墨制备了建筑节能用复合相变蓄热材料。1建筑节能用复合相变蓄热材料制备1.1材料制备以电子天平称取53.54gKNO3与45.63gNaNO3放在干净容器内并把容器放置于自动搅拌器[2]通过1680r/min速度混合搅拌然后加热至熔融状态再冷却结晶以获取相变蓄热材料NaNO3-KNO3。再称取1g膨胀石墨在搅拌方式下与相变蓄热材料充分混合[3]加热至600℃完全熔融然后冷却于室温状态从而获取复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG。1.2测试方法以扫描电子显微镜为性能测试设备。扫描电子显微镜测试基于不同倍率的相变蓄热材料与复合相变蓄热材料SEM图像[6]通过图像可由微观结构对膨胀石墨在复合相变蓄热材料传热性能中的影响进行详细分析。2建筑节能用复合相变蓄热材料性能以扫描电子显微镜放大相变蓄热材料NaNO3-KNO3以获取不同SEM图像。相变蓄热材料NaNO3-KNO3放大到1×103倍之后其中不同粒子则表现为块状与饼状彼此间几何尺寸差异显著且局部粒子之间有所粘连[8]而其他粒子之间则保持着间距。KNO3粒子形状主要为块状和饼状相对分散；NaNO3粒子主要为大块状彼此粘连。由图1(b)～(e)可以发现在放大倍数逐步增加的趋势下相变蓄热材料NaNO3-KNO3SEM图像逐渐清晰可以看到材料表面十分平滑整洁且粘连了颗粒状聚集体；由图1(f)可以得知材料结构比较松散处于相对完整的平面散布了网状结构的絮状物即NaNO3而KNO3明显分层使得太过分散的NaNO3晶体很容易分散为更加微小的晶体聚集体但是KNO3晶体由于结构稳定难以分散所以NaNO3晶体粘附在KNO3晶体表层。通过扫描电子显微镜放大复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG以获取不同SEM图像。复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG与相变蓄热材料NaNO3-KNO3的粒子形状基本一致但是图2(a)中可以发现微小石墨颗粒；由图2(a)～(d)可以看出在放大倍数逐步增加形势下复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EGSEM的图像逐渐清晰且表面光滑平整可隐隐看到石墨颗粒分布状态尤其是放大2×104倍的情况下可清晰看到石墨颗粒均匀分布于复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG表层；由图2(e)可清晰看到光滑粒子表层存在一些裂缝；由图2(f)可以得知NaNO3晶体存在网状结构而KNO3晶体存在明显分层受石墨颗粒影响复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG结构十分紧密石墨颗粒和熔融盐可充分混合。基于前文进行分析石墨可强化相变蓄热材料NaNO3-KNO3导热性能但是由于膨胀石墨与相变蓄热材料NaNO3-KNO3通过物理形式充分混合[10]所以膨胀石墨对于材料NaNO3-KNO3相变温度所造成的影响非常小。3结论本文针对建筑节能用材料制备了复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/EG并基于扫描电子显微镜测试了相变蓄热材料NaNO3-KNO3与复合相变蓄热材料NaNO3-KNO3/1%EG性能并就SEM图像分析了材料微观结构。结果表明基于石墨为添加剂可显著提升复合相变蓄热材料传热效率；石墨可强化相变蓄热材料NaNO3-KNO3导热性能但由于膨胀石墨与相变蓄热材料以物理形式充分混合所以膨胀石墨对于材料相变温度所造成的影响非常小。参考文献[1]丁云飞王元明吴会军等.复合相变蓄热材料太阳能通风井性能[J].土木建筑与环境工程201840(4):7-12.[2]华建社张娇张焱等.膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料的热性能