石墨烯相变材料论文
石墨烯材料的研究进展论文

新材料石墨烯的研究摘要:石墨烯是近年被发现和合成的一种新型二维碳质纳米材料。
由于其独特的结构和新奇的物化性能,在改善复合材料的热性能、力学性能和电性能等方面具有很大的潜力,已成为纳米复合材料研究的热点。
综述了石墨烯纳米复合材料的制备与应用研究进展,并对石墨烯纳米复合材料的发展前景进行了展望。
关键词:石墨烯;纳米复合材料;制备;应用1.材料的基本情况石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料,是构成其它碳同素异形体的基本单元。
石墨烯的理论研究已有60多年的历史,一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在。
2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用胶带反复剥离高定向热解石墨的方法,得到了稳定存在的石墨烯。
石墨烯的出现颠覆了传统理论,使碳的晶体结构形成了从零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系。
石墨烯的结构非常稳定。
石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。
这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。
石墨烯是构成石墨,木炭,碳纳米管和富勒烯碳同素异形体的基本单元。
完美的石墨烯是二维的,它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边形存在,则会构成石墨烯的缺陷。
12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。
石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜,人们发现,石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性,它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。
石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收 2.3%的光;导热系数高于碳纳米管和金刚石,石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料,据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜(厚度约100 纳米),那么它将能承受大约两吨重物品的压力,而不至于断裂,石墨烯是世界上导电性最好的材料。
【精品】石墨烯论文

【精品】石墨烯论文题目:石墨烯的制备及其性质研究摘要:本文研究了石墨烯的制备方法,包括机械剥离法、化学气相沉积法和电化学法。
我们对这些方法的优缺点进行了分析,并结合实验结果对比了它们的性能。
石墨烯是一种单层厚度只有一个原子的碳材料,具有高强度、高导热性、高电导性等优异物理和化学性质。
因此,石墨烯在电子学、催化、生物医学等多个领域都有广泛的应用前景。
关键词:石墨烯,制备方法,性能分析1. 石墨烯的制备方法1.1 机械剥离法机械剥离法是最早用于制备石墨烯的方法之一,其原理是利用机械力将石墨表面的单层碳原子剥离下来得到石墨烯。
这种方法简单易行,但生产效率较低,且难以控制石墨烯的大小和形状。
1.2 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种将气体中的碳源沉积在衬底上生成石墨烯的方法。
该方法生产效率高,能够大规模制备石墨烯,但需要特殊的沉积设备,且产生的石墨烯数量受衬底材料的限制。
1.3 电化学法电化学法是利用电化学反应在石墨表面生成石墨烯。
这种方法操作简单易行,但还有待于进一步的研究改进。
2. 石墨烯的性能分析2.1 强度和硬度石墨烯具有极高的机械强度和硬度,其强度是钢的200倍以上,硬度是金刚石的2倍以上。
2.2 电子学性质石墨烯具有优异的电子学性质,电子迁移率高达10000cm2/Vs,使其在半导体、传感器等领域有广泛应用。
2.3 光学性质石墨烯在可见光到红外光谱范围内具有吸收率极高的特性,可用于太阳能电池和光伏电池等领域。
3. 结论从以上分析可知,石墨烯具有出色的物理和化学性质,且在多个领域都有广泛应用前景。
不同的制备方法具有各自的特点,需根据应用需求进行选择。
我们的研究结果有助于促进石墨烯的应用和发展。
石墨烯基复合相变材料的制备及热物理性能研究

石墨烯基复合相变材料的制备及热物理性能研究石墨烯是一种由碳原子构成的二维薄层材料,具有独特的结构和优异的性能。
石墨烯材料在电子、光电、热学、力学等领域具有广阔的应用前景。
石墨烯材料与相变材料的复合可以将两者的优点相结合,提高相变材料的热物理性能,并且为相关行业的发展带来了新的机遇。
本文将详细介绍石墨烯基复合相变材料的制备方法,并探讨其热物理性能的研究成果。
石墨烯基复合相变材料的制备方法多种多样,可以通过物理、化学和机械方法来实现。
在物理方法中,石墨烯材料的单层可以通过机械剥离、质子辐射剥离或旋涂法制备得到。
在化学方法中,可以通过化学气相沉积法或湿化学法来合成石墨烯材料。
此外,还可以利用机械方法,如机械合金化和机械研磨等来获得石墨烯材料。
复合相变材料的制备过程中,需要将相变材料与石墨烯材料进行混合、分散和包覆等步骤,以形成稳定的复合结构。
石墨烯基复合相变材料具有较高的热导率和较低的导电阻。
石墨烯在复合材料中的导热作用可以提高相变材料的热传导性能,快速传递热量,并实现相变过程的快速响应。
此外,石墨烯基复合相变材料还具有较高的热稳定性和循环稳定性,可重复使用。
相变材料的热物理性能可以通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外热成像、热分析等实验方法来研究。
这些实验方法可以揭示相变材料在不同温度下的相变行为、热传导性能、热稳定性和循环稳定性等。
石墨烯基复合相变材料具有广泛的应用前景。
相变材料在热管理、储能和传感器等领域具有重要的应用价值。
石墨烯的加入将进一步提高相变材料的性能,为相关行业的发展带来新的机遇。
例如,在热管理领域,石墨烯基复合相变材料可以应用于高性能电子设备的散热模块,提高设备的热管理效果。
在储能领域,石墨烯基复合相变材料可以应用于储能器件,提高储能器件的能量密度和循环寿命。
在传感器领域,石墨烯基复合相变材料可以应用于温度传感器和热流量传感器等,提高传感器的灵敏度和响应速度。
综上所述,石墨烯基复合相变材料是一种具有潜力的新型材料。
石墨烯纳米材料(论文)

《应用胶体化学》论文大作业——石墨烯纳米材料姓名:***学号:************年级:2009级2011-12-11摘要:石墨烯是继富勒烯、碳纳米管之后发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料,它自 2004 年发现被以来,成为凝聚态物理与材料科学等领域的一个研究热点。
石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体, 它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2 杂化碳的基本结构单元, 具有很多奇异的电子及机械性能。
因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。
本文简要介绍了石墨烯的性能特点、制备方法,着重对石墨烯纳米复合材料进行了介绍,对石墨烯纳米材料的制备方法、理化性质、国内外研究进展、石墨烯纳米材料的优缺点及应用前景进行了详细介绍。
关键词:石墨烯纳米材料复合物特性制备应用目录引言 (4)一石墨烯纳米材料的理论与实际意义 (4)二石墨烯纳米材料的国内外研究现状及比较分析 (5)2.1 石墨烯纳米材料的国内外研究 (5)2.1.1 国外研究 (5)2.1.2 国内研究 (8)2.2 石墨烯纳米材料的国内外研究比较分析 (11)三文献中石墨烯纳米材料的研究方案 (11)3.1 聚乳酸/ 纳米羟基磷灰石/ 氧化石墨烯(PLA/n-HA/GO)纳米复合膜的制备及生物性 (11)3.1.1 实验试剂 (11)3.1.2 PLA/n-HA/GO纳米复合膜的制备 (11)3.2 石墨烯负载Pt催化剂的制备及催化氧还原性能[43] (12)3.2.1 试剂和仪器 (12)3.2.2 石墨烯负载Pt催化剂的制备 (12)3.3 石墨烯的制备和改性及其聚合物复合的研究进展[44] (12)3.3.1 石墨烯的制备 (12)3.3.2 制备聚合物基复合材料 (14)3.4 石墨烯/聚合物复合材料的研究进展[45] (14)3.4.1 石墨烯的制备 (14)3.4.2 石墨烯/聚合物复合材料的制备 (15)3.5 石墨烯的合成与应用[46] (16)3.5.1 微机械分离法(micromechanical cleavage) (16)3.5.2 取向附生法———晶膜生长(eqitaxial growth) (16)3.5.3 加热SiC的方法 (17)3.5.4 化学分散法 (17)四结合胶体理论与性质比较分析各种石墨烯纳米材料的优缺点 (17)4.1 石墨烯 (17)4.2 氧化石墨烯 (18)4.3 石墨烯/无机物纳米材料 (18)4.4 石墨烯/聚合物纳米材料 (18)五展望石墨烯纳米材料的应用前景 (18)参考文献 (20)引言石墨烯自2004年被发现以来,因其优异的电学、力学、热学、光学等性能,已经深深地影响了物理、化学和材料学领域,被广泛应用于复合材料、纳米电子器件、能量储存、生物医学和传感器等范围,表现出巨大的潜在应用前景。
石墨烯相变材料论文

石墨烯相变材料论文第一篇:石墨烯相变材料论文石墨烯相变材料的研究摘要:随着热管理及热存储技术的发展,储热技术逐渐扮演着越来越重要的角色,于此同时寻找高性能的储热材料也成为了研究热潮。
近年来,相变材料的发展为储热技术带来了福音,相比于其他热导率低,储热性能差的储热材料,相变材料有着天然的优势。
而在相变材料中,石墨烯相变材料是如今发现的储热性能最优异的相变材料,通过将石墨烯作为填充材料,相变材料的储热能力大大提升。
关键词:热存储相变材料储热材料石墨烯前言:在热能的存储和利用过程中,常常存在于在供求之间在时间上和空间上不匹配的矛盾,如太阳能的间歇性,电力负荷的峰谷差,周期性工作的大功率器件的散热和工业余热利用等。
相变储能材料通过材料相变时吸收或释放大量热量实现能量的储存和利用,可有效解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾。
因此,相变储能技术被广泛应用于具有间歇性或不稳定性的热管理领域,如航空航天大功率器件的管理,周期性间歇式电子工作器件的散热,太阳能利用,电力的“移峰填谷”,工业废热余热的回收利用,民用建筑的采暖及空调的节能领域等。
近年来,相变储能技术成为能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。
相变储能材料具有储能密度大储能释能过程近似恒温的特点。
但多数相变储能材料存在热导率低,换热性能差等缺点。
采用具有高导热,低密度,耐腐蚀和化学稳定性好等优点的碳材料对其进行强化传热,可有效提高系统换热效率。
常用的固-液定型相变储能材料实际上是一类复合相变材料,主要是由两种成分组成:一是工作物质;二是载体基质。
工作物质利用它的固-液相变进行储能工作物质可以是各种相变材料,如石蜡,硬脂酸,水合盐,无机盐和金属及其合金材料。
载体基质主要是用来保证相变材料的不流动性和可加工性,并对其进行强化传热。
石墨烯是一种新型碳材料,它具有由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状紧密堆积结构。
它是构建其他维度炭质材料的基本单元。
石墨烯论文总结范文

摘要:石墨烯作为一种新型二维材料,具有独特的物理化学性质,在众多领域展现出巨大的应用潜力。
本文对石墨烯的制备方法、特性、应用领域进行了综述,旨在为石墨烯材料的研究提供参考。
一、引言石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维晶体,具有优异的力学、电学、热学和光学性能。
自2004年石墨烯被发现以来,其研究取得了显著的进展。
本文对石墨烯的制备方法、特性、应用领域进行综述,以期为石墨烯材料的研究提供参考。
二、石墨烯的制备方法1. 机械剥离法:机械剥离法是制备石墨烯的一种简单、高效的方法。
通过将石墨片在金刚石针尖下进行机械剥离,可以得到单层石墨烯。
2. 化学气相沉积法:化学气相沉积法是一种制备高质量石墨烯的方法。
该方法在高温下将碳源气体在金属催化剂上分解,形成石墨烯。
3. 水热法:水热法是一种制备石墨烯的新技术。
通过将石墨烯前驱体在高温高压下进行反应,可以得到高质量的石墨烯。
4. 微机械剥离法:微机械剥离法是一种基于微机械加工技术制备石墨烯的方法。
通过在石墨烯上施加应力,使其发生剥离,从而获得单层石墨烯。
三、石墨烯的特性1. 优异的力学性能:石墨烯具有极高的强度和韧性,是已知材料中最强的二维材料。
2. 良好的电学性能:石墨烯具有优异的电导率,是已知材料中最高的二维材料。
3. 热学性能:石墨烯具有优异的热导率,可以有效传递热量。
4. 光学性能:石墨烯具有优异的光吸收和光催化性能。
四、石墨烯的应用领域1. 电子器件:石墨烯具有优异的电学性能,可以应用于制备高性能电子器件,如场效应晶体管、晶体管等。
2. 能源存储与转换:石墨烯具有良好的电化学性能,可以应用于锂离子电池、超级电容器等能源存储与转换领域。
3. 光学器件:石墨烯具有优异的光学性能,可以应用于制备高性能光学器件,如光子晶体、光学传感器等。
4. 生物医学领域:石墨烯具有良好的生物相容性,可以应用于生物医学领域,如药物载体、生物传感器等。
五、结论石墨烯作为一种新型二维材料,具有独特的物理化学性质,在众多领域展现出巨大的应用潜力。
科技石墨烯征文

科技石墨烯征文石墨烯是一种由碳原子形成的二维蜂窝结构的材料,具有许多令人惊叹的特性和潜力。
它被誉为“二十一世纪的奇迹材料”,在科技领域引起了极大的关注。
本文将全面介绍科技石墨烯的特性、应用和未来发展。
1. 特性石墨烯具有许多独特的特性,使其在科技领域具有巨大的潜力。
1.1 二维结构石墨烯是一种由一层厚度仅为一个原子的碳原子构成的二维材料。
这种二维结构使得石墨烯具有许多独特的性质,例如高度柔韧性和导电性。
1.2 强度和柔韧性尽管石墨烯只有一个原子的厚度,但它却是已知最强硬的材料之一。
它的强度是钢铁的200倍,但却非常轻巧。
这种强度和柔韧性使得石墨烯在制造高强度材料和纳米电子设备方面具有巨大的潜力。
1.3 高导电性石墨烯具有出色的导电性,甚至比铜还要好。
它的电子在结构中的移动速度非常快,使得石墨烯成为制造高速电子设备的理想材料。
此外,石墨烯还具有热导率高、透明度高等优点,使其在电子和光学领域具有广泛的应用。
1.4 透明度和灵活性尽管石墨烯只有一个原子的厚度,但它却是透明的。
这使得石墨烯在显示器、太阳能电池等领域具有巨大的潜力。
此外,石墨烯具有极高的柔韧性,可以弯曲和拉伸而不会破裂,这使得它在可穿戴设备和柔性电子方面具有广阔的应用前景。
2. 应用石墨烯的独特特性使得它在许多领域都有着广泛的应用。
2.1 电子领域石墨烯在电子领域具有巨大的潜力。
由于其高导电性和高迁移率,石墨烯可以用于制造更快、更小、更节能的电子设备。
例如,石墨烯晶体管可以替代硅晶体管,使得电子设备更加高效和可靠。
此外,石墨烯还可以用于制造柔性电子设备,如可弯曲显示屏和智能穿戴设备。
2.2 能源领域石墨烯在能源领域也有着广泛的应用前景。
首先,石墨烯可以用于制造高效的太阳能电池。
由于其高透明度和导电性,石墨烯可以在太阳能电池中起到收集和传导光能的作用,提高太阳能电池的转换效率。
其次,石墨烯还可以用于储能设备,如锂离子电池和超级电容器,以提高能量密度和充电速度。
石墨烯毕业论文

石墨烯毕业论文石墨烯毕业论文石墨烯,作为一种新兴的二维材料,近年来备受关注。
它具有出色的电子、热学、力学和光学性能,被认为是未来科技领域的重要材料。
在我即将毕业的时刻,我决定以石墨烯为研究对象,撰写一篇毕业论文,以探索其潜在应用和进一步发展的可能性。
首先,我将介绍石墨烯的基本性质和制备方法。
石墨烯是由碳原子构成的单层晶体结构,具有高度的强度和导电性。
其制备方法多种多样,包括机械剥离、化学气相沉积和化学还原等。
在论文中,我将详细描述这些方法的优缺点,并提出一种新的制备方法,以提高石墨烯的质量和可扩展性。
其次,我将研究石墨烯的电子性质。
石墨烯的电子结构具有独特的带隙特性,使其成为一种理想的载流子传输材料。
我将通过实验和数值模拟,研究石墨烯的载流子输运特性,并探索其在电子器件中的应用潜力。
例如,石墨烯可以作为高性能的晶体管材料,用于制造更快、更小、更节能的电子器件。
此外,我将研究石墨烯在能量存储和转换领域的应用。
石墨烯具有高比表面积和良好的电导率,使其成为一种理想的电极材料。
我将探索石墨烯在锂离子电池、超级电容器和燃料电池等能源存储和转换设备中的应用潜力。
通过优化石墨烯的结构和制备工艺,可以提高这些设备的性能和循环寿命。
除了电子和能源领域,石墨烯还具有广泛的应用前景。
例如,在生物医学领域,石墨烯可以用于制造生物传感器、药物传递系统和组织工程材料。
在环境保护领域,石墨烯可以用于制造高效的吸附剂、催化剂和分离膜。
在纳米电子学领域,石墨烯可以用于制造纳米传感器、纳米电子器件和纳米机械系统。
在论文中,我将介绍这些领域的最新研究进展,并提出一些新的应用方向。
最后,我将总结石墨烯的研究成果,并展望其未来的发展前景。
石墨烯作为一种多功能材料,具有巨大的潜力。
然而,目前仍存在一些挑战,如大规模制备、稳定性和可扩展性等。
我将提出一些解决这些挑战的方法和建议,并展示石墨烯在未来科技领域的应用前景。
在整个研究过程中,我将采用实验和理论相结合的方法,以确保研究结果的准确性和可靠性。
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石墨烯相变材料的研究摘要:随着热管理及热存储技术的发展,储热技术逐渐扮演着越来越重要的角色,于此同时寻找高性能的储热材料也成为了研究热潮。
近年来,相变材料的发展为储热技术带来了福音,相比于其他热导率低,储热性能差的储热材料,相变材料有着天然的优势。
而在相变材料中,石墨烯相变材料是如今发现的储热性能最优异的相变材料,通过将石墨烯作为填充材料,相变材料的储热能力大大提升。
关键词:热存储相变材料储热材料石墨烯前言:在热能的存储和利用过程中,常常存在于在供求之间在时间上和空间上不匹配的矛盾,如太阳能的间歇性,电力负荷的峰谷差,周期性工作的大功率器件的散热和工业余热利用等。
相变储能材料通过材料相变时吸收或释放大量热量实现能量的储存和利用,可有效解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾。
因此,相变储能技术被广泛应用于具有间歇性或不稳定性的热管理领域,如航空航天大功率器件的管理,周期性间歇式电子工作器件的散热,太阳能利用,电力的“移峰填谷”,工业废热余热的回收利用,民用建筑的采暖及空调的节能领域等。
近年来,相变储能技术成为能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。
相变储能材料具有储能密度大储能释能过程近似恒温的特点。
但多数相变储能材料存在热导率低,换热性能差等缺点。
采用具有高导热,低密度,耐腐蚀和化学稳定性好等优点的碳材料对其进行强化传热,可有效提高系统换热效率。
常用的固-液定型相变储能材料实际上是一类复合相变材料,主要是由两种成分组成:一是工作物质;二是载体基质。
工作物质利用它的固-液相变进行储能工作物质可以是各种相变材料,如石蜡,硬脂酸,水合盐,无机盐和金属及其合金材料。
载体基质主要是用来保证相变材料的不流动性和可加工性,并对其进行强化传热。
石墨烯是一种新型碳材料,它具有由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状紧密堆积结构。
它是构建其他维度炭质材料的基本单元。
石墨烯本身具有非常高的导热系数,并兼具密度小,膨胀系数低和耐腐蚀等优点有望成为一种理想型散热材料。
将石墨烯作为强化传热载体,有可能克服单一相变材料热导率低的缺点,缩短复合体系热响应时间,提高换热效率实现复合材料传热和储热一体化。
本文通过查阅大量文献以及亲自做实验得出了一些数据和结论。
正文1.根据同济大学田胜力、张东、肖德炎、向阳等人2006年在《材料开发与应用》上发表的文章,他们对脂肪酸相变储能材料的热循环行为进行了系统的研究试验。
试验选用了化学纯的癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸和棕榈酸等四种脂肪酸为研究对象,利用差示扫描量热技术(DSC)测定了经过56次、112次、200次和400次反复热循环的相变材料的融化温度和融化潜热,加速热循环试验结果显示:癸酸融化温度范围变窄了4℃左右,肉豆蔻酸融化温度范围变宽了3℃左右,月桂酸和棕榈酸的融化温度范围变化不明显,其中以棕榈酸的融化温度变化最小。
随着热循环次数的增加,相变材料的融化初始温度和融化潜热变化较小,且是没有规律的。
在400次左右的热循环范围内,这些脂肪酸具有较好的热稳定性,有作为潜热储存材料的应用潜力。
且此四种脂肪酸的融化温度在30℃到60℃之间,适于用作绿色建筑材料及其他室温范围内的潜热储存过程。
考虑到相变材料的使用时间可能更长,因此要测试以上脂肪酸长期作为潜热储存材料的稳定性和可行性,需要更多次数的加速热循环实验来验证。
而Ahmet Sari在研究纯度为工业级的月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸是发现,经过1200次热循环后,这些脂肪酸的融化温度均逐渐降低,降低最大值为6.78℃,并且,脂肪酸的融化温度变宽了。
这与上文实验结果有所出入,可能是由于脂肪酸原材料的纯度和产地不同造成的。
因此,原料的选取对材料的性能有很大影响。
2.2012年1月20日,中国科学院上海硅酸盐研究所的黄富强等人申请了他们的最新专利:三维石墨烯/相变储能复合材料及其制备方法。
三维石墨烯/相变储能复合材料的特征在于石墨烯与相变储能材料原位复合,其中以具有三维结构的多孔石墨烯作为导热体和复合模板,以固-液相变的有机材料作为储能材料和填充剂。
可以采用兼具曲面和平面特点的泡沫金属作为生长基体,利用CVD方法制备出具有三维连通网络结构的泡沫状石墨烯材料。
通过该方法制备的石墨烯材料完整的复制了泡沫金属的结构,石墨烯以无缝连接的方式构成一个全连通的整体,具有优异的电荷传导能力,巨大的比表面积,孔隙率和极低密度。
并且,这种方法可控性好,易于放大,通过改变工艺条件可以调控石墨烯的平均层数,石墨烯网络的比表面积,密度和导电性。
以金属模板CVD法制备的三维石墨烯泡沫具有丰富的孔结构特征,其比表面积高,孔壁孔腔高度连通,为基体材料提供可复合填充的空间。
若将三维多孔石墨烯和相变材料复合,相变储能材料被分隔在各个孔腔,与石墨烯壁紧密结合,有效热接触面积大幅度提高,高度连通的石墨烯三维导热网络通道将快速实现系统换热。
另一方面多孔石墨烯的毛细吸附力将液态相变储能材料局域化,可有效防止渗透。
3.2012年6月来自于中国科学院能源转换材料重点实验室,上海硅酸盐研究所的周雅娟,黄富强等人发表了一篇名为太阳能材料和太阳能电池的论文,这篇论文重点讲解了他们最新研制出的一种由石墨烯三维气凝胶(GA)和硬脂酸(OA)组成的相变材料。
GA是通过石墨烯氧化物在热水表面反应制得,三维石墨烯网络的空隙尺寸只有几微米而且薄壁墙是石墨烯片层堆积而成,OA通过GA的毛细管力牵引下进入到GA中。
GA/OA复合材料的热稳定性达到了2.635W/mk,是OA的14倍。
GA/OA复合材料的短暂升温和冷却过程是在为热能量存储做准备。
GA是一种低密度材料因此在复合材料中仅占15%的比重,这种复合材料能够大大减少或消除材料内部的热电阻,表现出一种高储热的能力,达到181.8J/g,与独立的OA材料非常接近,研究中发现,大多数相变材料的热储存能力都较低,为了提高材料的热传递能力,金属泡沫添加剂进入了专家们的视野,然而他们进一步发现金属泡沫添加剂与原材料不兼容。
经过数次实验得出的结论,石墨烯材料具有很好的热稳定性和热传递能力,并且与原材料兼容。
由石墨烯片层组成的三维网络结构在相变材料领域有着巨大的潜力。
4.来自于浙江杭州辐射研究所的邢芳,李悟凡等人发表了关于烷烃类相变材料的文章。
烷烃及其混合物由于自身的中低温度热能量储存能力已经被广泛应用于相变材料中。
在这些烷烃中,熔化温度为37度的二十烷已经出现在诸如电子领域的基于能量储存的被动热管理技术中。
为了提高二十烷的热导性,将石墨烯纳米片添加进二十烷这个课题正在试验中。
这种复合相变材料是将石墨烯纳米片均匀分布在液体的二十烷中。
通过扫描量热计测量它的热融合和融化点,我们发现在10度的时候热传导能力整整增加了4倍,这表明石墨烯纳米片相对于传统的一些填充来说有着更好的表现。
石墨烯纳米片的两维平面形态降低了热表电阻,这也是为什么它效果这么好的原因。
扩大的石墨烯片层有着高导电性和低密度性,能有效地增强相变材料的热性能。
5.同济大学材料科学与工程学院的田胜力、张东、肖德炎等人利用多孔石墨的毛细管作用吸附硬脂酸丁酯制成了一种定形相变材料的相变温度、相变潜热和热稳定性,得出硬脂酸丁酯含量的临界值。
研究表明,硬脂酸丁酯与纳米多孔石墨形成的定形相变材料相变温度合适、相变潜热较大、热稳定性好,是适合于在建筑墙体中使用的相变材料。
对不同含量的硬脂酸丁酯/多孔石墨复合材料利用差热扫描仪进行DSC测试显示,相变复合材料的峰值温度为26℃,与纯硬脂酸丁酯的熔点相同,即定形相变材料的熔点不变,为硬脂酸丁酯的熔点。
定形材料的潜热随硬脂酸丁酯含量的变化而变化,硬脂酸丁酯含量越高,定形相变材料的相变潜热越大,近似呈线性关系。
此定形相变材料的蓄热性能、均匀性和热稳定性好,具有较大的相变潜热,其相变温度在26℃,适合做室温相变材料,有助于建筑节能。
此定形相变材料中硬脂酸丁酯的含量又一个渗出临界值,当硬脂酸丁酯质量含量达到90%时,有细微渗出,使用时建议把含量控制在85%以内。
这种定形相变材料在经过多次热循环之后其相变潜热变化较小,具有良好的热稳定性。
因此,硬脂酸丁酯/多孔石墨相变材料是较好的可应用于建筑墙体的相变材料。
6.2013年,新乡学院能源与燃料研究所的周建伟等人以氧化石墨烯为基质、硬脂酸为储热介质用液相插层法成功制备了硬脂酸/氧化石墨烯相变复合材料。
其中以氧化石墨烯维持材料的形状、力学性能,把硬脂酸嵌在片层结构的氧化石墨烯基质中,通过相变吸收和释放能量,提高其储热、导热性能和循环性能。
该相变材料具有适宜的相变温度和较高的相变潜热,相变材料与基质具有较好的相容性,在相变过程中没有液体泄漏现象,复合相变储热材料储/放热时间比硬脂酸减少,且热稳定性良好。
实验表明,硬脂酸质量分数为40%的硬脂酸/氧化石墨烯复合相变材料的相变温度为67.9℃,相变潜热为289.2J/g。
经过连续冷热循环试验发现,复合相变材料的储热/放热时间比纯硬脂酸缩短,相变温度和相变潜热变化较小,表明硬脂酸/氧化石墨烯复合相变材料具有良好的热稳定性和兼容性。
因此,通过此方法一方面将硬脂酸局限在片层结构中,解决了相变过程中的渗出泄露问题;另一方面,利用氧化石墨烯良好的热传导性提高复合相变材料的传热效率,弥补了硬脂酸在导热、换热方面的缺陷。
7.2013年10月12日到10月16日,在上海举办的中国高分子学术论文报告会上,四川大学高分子材料科学与工程学院亓国强等人提出了他们的最新成果:聚乙二醇/氧化石墨烯定型相变储能材料的制备与性能研究,研究发现聚乙二醇(PEG)是一种性能优良的固-液相变储能材料。
相变过程中会发生熔体流动泄露,故需要对其进行封装,但封装又会降低其热导率,影响工作效率,增加成本。
因而加入另一种物质作为支撑定型材料,制备复合定型相变材料成为另一种选择。
但通常过高的添加量会严重影响材料的储能性能。
于是通过向PEG 中加入氧化石墨烯(GO)作为定型支撑材料,用溶液共混法在GO 含量仅为8%时成功制备了PEG/GO 定型相变储能材料。
该材料在超过熔点一倍时仍保持形状稳定。
GO 的加入对相变材料熔点基本没有影响,但在低含量下促进结晶,当含量高于4wt%时阻碍结晶的进行。
相变潜热随GO 含量的提升有所下降,但在能维持材料定型的最低含量(8wt%)时,仍高达135 J/g,可以有效应用于储能领域。
该材料在经历200 次升降温循环后,相变温度和相变潜热变化不大,较稳定,具有良好的可重复使用性。
8.远在大洋彼岸,来自于加州大学河滨分校,加利福尼亚大学的Pradyumna Goli, Stanislav Legedza, Aditya Dhar等人一直在进行关于锂电池的研究。
锂电池在在移动通讯和交通动力中扮演着重要角色,但是由于其自身的自加热作用使得使用寿命大大缩短,为了解决这一问题,学者们经过大量实验发现锂电池的可靠性通过将石墨烯作为填充材料能够大大的改善。