首页 > 色夫农在线 >碳纳米管导致相变材料的导热性显着大的对比
2018
03-30

碳纳米管导致相变材料的导热性显着大的对比


能够制造允许可接近室温的电和热特性的可逆调节的材料具有许多潜在的应用,诸如建筑温度,热储存和传感器的季节性调节。研究人员已经表明,由于具有宽范围的相变温度的材料的可用性,液 - 固相转变对于电和/或热性质的温度调节可能是有吸引力的路线。由于液 - 固相转变通常不会引起金属 - 绝缘体转变,因此可以将纳米颗粒添加到液体中以控制液态和固态之间的性质对比。相当令人惊讶的是,研究人员发现,在相同的纳米材料夹杂物载荷下,固态和液态之间的热导率增强对比。

导热系数随温度的变化而变化。可以看到固态的热传导率急剧增加。 (美国化学学会许可转载)

“从理论的角度来看,固态和液态的不同程度的增强是难以解释的”,大学机械工程系博士候选人S. Harish东京,告诉Nanowerk。 “当我们在使用单壁碳纳米管(SWCNTs)作为添加剂的实验室中做类似的实验时,我们注意到比现有文献中的证据有更高的导热率改进。这是我们从未预料到会发生的事情;当我们看到实验结果时,我们对所看到的增强非常惊讶。而且,当材料再次熔化时,可以反复切换电导率。“

在SWCNT加载量为0.25wt%的连续相变周期期间热导率的再循环行为。箭头表示循环的顺序。 (美国化学学会许可转载)

在最近的一篇论文“物理化学杂志”(“单壁碳纳米管包裹体相变复合材料的异常热传导特性”,由Harish首先撰写,一项研究由Shigeo Maruyama领导的研究小组,仅通过添加0.25wt%的SWCNT就发现了材料导热性的矛盾增强。

例如,当材料处于液态时,增强是名义上的(约10%)。但是当相同的材料通过冷冻转化为固态时,发生了250%的惊人的增强。“在我们的实验中,我们发现固态和液态之间的导热对比度随着SWCNT负载的增加而增加,尽管我们必须限制测量到低SWCNT负荷,因为在我们使用的表面活性剂辅助分散方法中,在更高负载的SWCNT下实现良好的稳定性是困难的,“Harish说。

“与文献报道的剥离石墨纳米片相比,在SWCNT存在下,导热对比度更显着。这可能是由于SWCNT诱导形成比石墨纳米片更强的结晶网络的能力。“他指出,团队的实验结果表明,导热系数的异常增强是传统的理论模型无法解释的。 “Harish说:”我们的发现将有助于开发用于热能储存应用的相变材料。 “由于烷烃相变材料具有广泛的熔点和凝固点,因此仔细选择这些材料以及碳纳米管夹杂物将有助于开发先进的储能材料和热开关。”据该团队介绍,未来可能的方向这项研究包括开发基于金属合金的纳米复合材料,这些材料通常是太阳能热能储存应用所必需的材料。然而,从理论的角度来看,这种矛盾的增强和围绕它的机制仍然是一个难题,需要在专注于具体应用之前加以解决。

来源:Nanowerk