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37号展品-碳纳米管改性新型石蜡/超高分子量聚乙烯复合相变材料
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一、参赛作品概述

展品名称:碳纳米管改性新型石蜡/超高分子量聚乙烯复合相变材料

材料类别:复合材料

创作者名称:李春浓

所属学校:华南理工大学

参赛论文:Novel paraffin wax/ultra-high molecular weight polyethylene composite phase change materials modified by carbon nanotubes with excellent combination property

二、展品简介

1、展品简介/创新点: 旋转烧结方法制备超高分子量聚乙烯多孔基体,加入CNT提高综合性能,真空吸附石蜡形成复合相变材料。

2、性质:吸收外界热量,通过石蜡固体转为液体的相变将热量以潜热形式储存起来,又通过石蜡将液体转变成液体相变释放能量

3、展品应用领域:建筑领域吸收外界热量保温、纺织领域、太阳能储存领域等

4、展品参数:

 

中文名

碳纳米管改性具有良好综合性能的新型石蜡/超高分子量聚乙烯复合相变材料

英文名

Novel paraffin wax/ultra-high molecular weight polyethylene composite phase change materials modified by carbon nanotubes with excellent combination property

展品性状

CNT含量增加,导热系数显著提高

光热转换(实现能量的储存与释放)

优异的力学性能

 


 三、科研笔记  

科研故事

    作为新手,初来到华南理工大学,生活和学习方面都不太适应,所以导师安排我跟随师姐学习。在师姐的带领下,我慢慢习惯科研生活。师姐的研究方向是相变材料,所以我在网上先搜集关于相变材料的中文文献,尤其是硕士和博士毕业论文,经过阅读后我了解到,相变材料是利用物质状态的变化,储存与释放能量,生活中常见的水算是一种相变材料,100℃时,液体水经过吸热转变为气态水,在此过程中吸收热量。而在广泛应用中的相变材料一般为石蜡和醇类,其中石蜡价格更低廉、无毒无腐蚀,且一些性质比较熟悉,所以我们选择用石蜡作为基础相变材料。

   经过长期阅读文献的知识积累,使我对相变材料有了深刻地了解。因为相变材料自身存在一些缺陷,如导热率低、容易泄露等问题,所以需要与其他材料复合制备成复合相变材料。在众多制备复合相变材料中的方法中,多孔基体吸附相变材料法研究最为广泛,这将成为我的研究方向。在师姐的带领下,做了一些简单的实验,并且见识到了师姐自己申请的发明专利设备——旋转烧结装置。这个装置对普通烧结模具进行改进,加入了旋转功能,使得原理在离心力的作用下均匀加热,使得制品受热受压均匀,性能更好。经过对该设备原理的研究,我了解到一些适合于旋转烧结的高分子材料,如超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯等。在上述原料中,超高分子量聚乙烯的价格相对较低,应用广泛,且与石蜡的性质相似,不会出现相容性问题,所以,我确定以超高分子量聚乙烯作为基础材料。

利用旋转烧结装置制备的多孔超高分子量聚乙烯,性质稳定,孔洞均匀,力学性能好,但是真空吸附石蜡后的材料导热系数较低,难以满足相变材料的应用,所以需要加入合适的填料改善其性能。

有趣的是,填料是在偶然的情况下被选中的。当时在做旋转烧结实验的时候,旁边的同学也在做实验,他的实验也是加入填料改性高分子材料。他当时使用的填料就是碳纳米管(CNT),黑乎乎的一团粉末,仅加入一点,高分子材料就变成了黑色。我联想到相变材料后期要做吸收太阳光的实验,黑色刚好是吸热能力较好的材料,所以想用CNT作为填料试试。经过上网查找资料了解到,CNT的导热性能极好,并且经过自己做实验,证明CNT确实能够改善复合相变材料的各项性能,尤其是导热系数,所以最后选定CNT作为填料。

 

经过实验和测试,获得了一些较好的数据,最后撰写了论文,并发表成功。

 

 

 

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