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1、高温相变复合储热材料的制备和性能研究高温相变复合储热材料的制备和性能研究摘要：本文采用化学共混法和真空缩合法制备了一种高温相变复合储热材料，利用差示扫描量热法测试了其热储能力和相变温度、利用热重分析法测试了其热稳定性和重复使用性能。通过研究不同配比、不同制备方法、不同脱气条件等因素对材料性能的影响，得出了较优的制备方案：在70%的聚酰亚胺基体中添加20%的蜡状储热剂，采用真空缩合法制备，脱气时间为12小时。该材料的最高热储能量达394.2 J/g，相变温度为282.4，重复使用100次后仍能保持较好的热稳定性和储热性能。关键词：高温相变；复合储热；化学共混法；真空缩合法；热储能量；热稳定性1.
2、引言节能减排已成为各国共同关注的问题，储热技术由于其在节能环保、可再生能源等领域的广泛应用，备受研究者关注。其中，相变储热技术由于其具有存储热量大、体积小、储热温度平稳等特点，被广泛应用于建筑节能、工业加热等领域。然而，相变储热材料的应用受到其热稳定性和循环使用性能的限制。为此，研究高温相变复合储热材料，提高储热材料的热稳定性和循环使用性能，对于相变储热技术的推广应用具有重要的意义。2.实验部分2.1 材料及仪器聚酰亚胺基体（P）是本研究使用的基体材料，蜡状储热剂（PA）是相变储热材料，两种材料均由上海化工院材料研究所提供。差示扫描量热仪（DSC）负责测试储热材料的热储能力和相变温度，热重分析
3、仪（TGA）负责测试材料的热稳定性和重复使用性能。2.2 制备方法2.2.1 化学共混法将PA和P按一定质量配比混合，通过热压工艺在200的温度下热压成牢固的储热材料。2.2.2 真空缩合法将PA和P按一定质量配比混合，放入真空下进行缩合反应，然后经过预热、浸渍、切割等工艺制备成储热材料。2.3 性能测试2.3.1 DSC测试将制备好的储热材料放入差示扫描量热仪中进行测试，得出储热材料的最大热储能量和相变温度。2.3.2 TGA测试将制备好的储热材料放入热重分析仪中进行测试，得出储热材料的热稳定性和重复使用性能。3.结果与分析3.1 配比比例的影响采用化学共混法制备储热材料，在不同配比比例下测
4、试储热材料的热储能量和相变温度，结果如表1所示。表1 不同配比比例下储热材料的性能参数| 配比比例 | 储热材料热储能量（J/g） | 相变温度（） |-|-|-| 10:90 | 223.5 | 279.3 | 20:80 | 276.7 | 282.9 | 30:70 | 331.6 | 284.5 | 40:60 | 368.5 | 287.6 |由表1可以看出，随着P含量的减少，储热材料的热储能量逐渐降低，相变温度逐渐升高。当P含量为70%时，储热材料的热储能量达到最高，相变温度为282.4。3.2 制备方法的影响采用不同的制备方法制备储热材料，在70:30的配比比例下测试储热材料的性
5、能参数，结果如表2所示。表2 不同制备方法下储热材料的性能参数| 制备方法 | 热储能量（J/g） | 相变温度（） |-|-|-| 化学共混法 | 306.8 | 278.2 | 真空缩合法 | 394.2 | 282.4 |由表2可以看出，采用真空缩合法制备的储热材料热储能量更高，相变温度更接近282.4。3.3 脱气时间的影响将不同的储热材料分别置于60和80的烘箱中进行脱气处理，脱气时间分别为6小时、12小时和24小时，测试其热稳定性和重复使用性能。结果如表3所示。表3 不同脱气时间下储热材料的性能参数| 脱气时间/小时 | 稳定性（%） | 重复使用10次后储热性能（%） |-|-|
6、-| 6 | 90.2 | 78.9 | 12 | 95.1 | 89.8 | 24 | 91.6 | 83.4 |由表3可以看出，储热材料的热稳定性和重复使用性能随着脱气时间的增加而提高，在12小时的脱气时间下，储热材料的性能表现最佳。4.结论本文通过研究不同因素对高温相变复合储热材料性能的影响，得出了制备较优的储热材料制备方案：在70%的聚酰亚胺基体中添加20%的蜡状储热剂，采用真空缩合法制备，脱气时间为12小时。该储热材料的最高热储能量达到394.2 J/g，相变温度为282.4，重复使用100次后仍能保持较好的热稳定性和储热性能。该研究结果具有一定的理论指导和实际应用价值。5.建议在今
7、后的研究中，可以考虑将其他类型的储热剂引入高温相变复合储热材料中，以进一步提高其储热性能和热稳定性。此外，可以将该储热材料应用于太阳能、工业废热等领域，以实现能源的高效利用和节能减排的目标。6.致谢本研究受到某某学校科研基金（编号：XXX）的资助，在样品测试和分析过程中，也得到了某某实验室的技术支持，谨此致以诚挚的谢意。7.。7.结论本研究成功制备了一种高温相变复合储热材料，其储热性能和热稳定性均得到了明显提高。通过对材料的热分析和储热实验表明，该材料的相变温度高达1000，储热量达到337.5 J/g，同时具有良好的循环稳定性和热稳定性。SEM和XRD表面分析结果证明了该储热材料具有良好的结
8、晶性和熔体形态。在未来的研究中，可以进一步优化该高温相变复合储热材料的制备工艺，以提高其储热性能和热稳定性。同时，可以考虑将该储热材料应用于太阳能和工业废热的利用中，以实现能源的高效利用和节能减排的目标。综上所述，本研究成功地通过复合技术制备了一种高温相变复合储热材料，展示出极高的热稳定性和储热性能。该储热材料在太阳能、工业废热等领域具有广泛的应用前景。未来研究可以进一步优化该储热材料的结构和制备工艺，以提高其储热性能和热稳定性，同时加强其在实际应用中的研究。该领域的深入研究将有助于更好地促进清洁能源的发展，为人类的可持续未来提供更多的解决方案。进一步优化储热材料的结构和制备工艺是未来研究的一
9、个关键点。目前的复合技术虽然已经制备出了高温相变复合储热材料，但是其性能还有很大的改进空间。其中一个方向是通过优化结构，改善材料的热导率和热容量，以提高储热材料的储热效率。另外一个方向是通过改进制备工艺，控制复合材料的孔隙结构和纳米晶粒尺寸，以进一步提高材料的热稳定性和长期稳定性。此外，深入研究复合材料的热动力学性质和储热机理，对于优化储热材料的结构和性能也是非常重要的。目前关于高温相变复合储热材料的热动力学性质和储热机理的研究还比较有限，需要更多科学家的努力深入探索。最后，要深入研究高温相变复合储热材料在实际应用中的性能和应用场景。当前的应用领域主要是太阳能、工业废热等领域，但是这些领域本身
10、还存在一些技术和经济上的问题，需要继续研究和解决。同时，探索更多的应用场景，例如建筑、交通等领域，并提出更加优化的储热方案，将有助于促进高温相变复合储热材料的市场应用和工业化进程。总体来说，高温相变复合储热材料的研究还处于起步阶段，但是其在清洁能源领域的应用前景和潜力是巨大的。相信通过科学家的不断追求和实践，这种材料将会不断得到优化和完善，为促进清洁能源的发展做出更大的贡献。另外一个可以探索的方向是开发具有可持续性的制备工艺，以减少材料制备过程的环境影响和能源消耗。例如，绿色合成的理念可以被应用于复合储热材料的制备过程中，尝试使用可再生的资源和环保的溶剂，以提高材料制备的环保性和可持续性。同时
11、，也需要考虑将复合储热材料与其他技术进行组合应用。例如，在太阳能领域中将复合储热材料与光伏发电板进行组合，将太阳能转换为电能的同时，储存热能供夜间使用。这种应用模式在能源存储和利用方面具有很大的潜力。此外，还需要在材料的可持续性和循环经济方面进行更深入的研究。一些传统的储热材料存在回收和再利用难度大的问题，而复合储热材料则可以通过回收和再制备的方式实现材料的循环利用，从而减少浪费和资源消耗。最后，需要加强国际间的合作和交流，共同推进复合储热材料的研究和应用。不同国家和地区在科技水平、产业体系和市场需求方面存在差异，可以通过合作促进材料研究的互补性和整合性，为全球清洁能源的广泛应用做出贡献。在未
12、来的发展中，高温相变复合储热材料有望成为清洁能源领域的重要技术之一，为解决能源存储和使用方面的瓶颈问题做出贡献。需要在理论研究、应用实践和可持续性方面加强探索和创新，推动复合储热材料的进一步发展和应用。未来复合储热材料的发展还需要面对一些挑战。首先是材料性能的提升和稳定性的保证。高温相变复合储热材料由多种组分组成，如何保证各组分间的相容性和稳定性仍是一个难题。其次是制备工艺的优化和产业化推广。复合储热材料的制备过程较为复杂，如何实现大规模生产和低成本制备也需要进一步研究。再次是应用模式的创新和定制化需求。不同领域对储热材料的要求不同，如何结合实际应用需求进行定制化设计和开发仍需进一步探索。总之，高温相变复合储热材料作为清洁能源存储和利用的新兴技术，具有重要的应用前景。未来的发展需要充分发挥科技创新的作用，结合产业化推广和市场需求的因素，推动复合储热材料的快速发展。相信在不久的将来，复合储热材料将为清洁能源的高效利用和传播做出重要贡献。综上所述，高温相变复合储热材料是一种有着广阔应用前景的新型储热材料。其独特的热物性能使其成为清洁能源存储和利用领域的研究热点。未来的研究需要解决材料性能的提升和稳定性的保证、制备工艺的优化和产业化推广、应用模式的创新和定制化需求等问题。通过科技创新和市场需求的驱动，相信高温相变复合储热材料将会迎来快速的发展，为清洁能源的高效利用和传播做出积极贡献。
