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水基相变胶囊/多壁碳纳米管纳米流体的制备及热性能研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景简介

1.2 纳米流体研究现状及其制备方法概述

1.3 碳纳米管流体研究概述

1.4 相变微胶囊和相变微胶囊悬浮液研究现状

1.5 本论文的选题思路和主要研究内容

第二章 样品的制备与表征

2.1 实验原料和仪器

2.2 制备方法

2.3 样品表征方法

第三章 相变微胶囊悬浮液及碳纳米管流体稳定性分析

3.1 引言

3.2 相变微胶囊悬浮液的稳定性

3.3 多壁碳纳米管流体的稳定性

3.4 纳米流体稳定性分析

3.5 本章小结

第四章 二氧化硅包覆十六酸相变纳米胶囊的制备及表征

4.1 引言

4.2 制备PA@SiO2纳米胶囊的工艺参数初探

4.3 PA@SiO2纳米胶囊的制备及热性能研究

4.4 本章小结

第五章 水基相变胶囊/MWCNTs流体制备及性能研究

5.1 引言

5.2 相变微胶囊/MWCNTs流体

5.3 相变微胶囊/F-MWCNTs流体的性能

5.4 PA@SiO2纳米胶囊/F-MWCNTs流体的性能

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

在学期间研究成果

致谢

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摘要

本文首先分别制备了相变微胶囊悬浮液和多壁碳纳米管纳米流体。研究了表面活性剂阿拉伯树胶GA和十二烷基苯磺酸钠SDBS的用量对相变微胶囊悬浮液稳定性的影响;探讨了表面活性剂GA和超声作用、以及多壁碳纳米管表面功能化对多壁碳纳米管流体稳定性的影响。研究表明:以GA作为分散剂时,所制备的相变微胶囊悬浮液的稳定性最好;添加阿拉伯树胶GA并经超声处理,可以获得稳定性较好的多壁碳纳米管纳米流体;将多壁碳纳米管进行功能化处理、使其表面带有亲水性基团,获得的多壁碳纳米管纳米流体的稳定性最优。
  对以上两种流体的稳定性机制进行了探讨,认为在超声作用下,表面活性剂GA在多壁碳纳米管表面形成的吸附层是其获得较好稳定性的关键;而功能化的碳纳米管表面形成的大量羟基和羧基,是其在水中稳定性得到大大提升的原因。
  采用界面聚合法,制备了以相变材料PA(十六烷酸)为芯材、SiO2为壳材的PA@SiO2纳米胶囊。优选了PA@SiO2纳米胶囊的制备参数。研究了TEOS(正硅酸乙酯)用量和pH值对PA@SiO2纳米胶囊结构和热性能的影响。PA质量为2.5g、TEOS用量为2.5mL且pH为7时,制得的PA@SiO2纳米胶囊表面光滑,平均尺寸约474nm。该胶囊相变潜热值较高,熔化和凝固潜热值分别为109.9J/g和100.1J/g,热稳定性好。
  最后制备了相变微胶囊/多壁碳纳米管、相变微胶囊/功能化多壁碳纳米管、PA@SiO2纳米胶囊/功能化多壁碳纳米管3种不同的纳米流体。分别研究了它们的悬浮稳定性、热性能等。PA@SiO2纳米胶囊/功能化多壁碳纳米管流体的各项性能最优。

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