定形相变储热材料

《定形相变储热材料》共8章。第1章绪论，概述了储热、相变储热材料的分类及应用、定形相变材料和复合相变材料的热导率；第2章多孔基体对PEG基定形相变材料的影响，介绍多孔基体的材质和孔结构对定形相变材料定形性、结晶性、相变行为和热性能的影响规律及机制；第3章PEG/多孔碳定形复合相变材料，介绍活性炭、泡沫炭、氮化碳3种基体对PEG基定形相变材料结构和热性能的影响；第4章PEG/GO定形复合相变材料，介绍3种具有不同界面性质的定形复合相变材料中，石墨烯氧化物（GO）、羧基化石墨烯氧化物（GO-COOH）和还原石墨烯氧化物（rGO）基体与PEG相变材料之间化学和非化学界面作用对PEG相变行为和热性能的影响及作用机制；第5章PEG/MWCNT定形相变材料，介绍本征MWCNT和不同官能团（羟基、氨基、羧基）修饰多MWCNT基体对定形相变材料中PEG相变行为、储-放热性能和热传导的影响及作用机制；第6章PEG/矿物材料定形相变材料，介绍硅藻土和蒙脱土两种矿物材料对定形相变材料结构和热性能（储-放热、热稳定性、热循环性）的影响；第7章PEG/SiO2凝胶定形相变材料，介绍SiO2骨架对定形相变材料结晶性和热力学性质的限域效应和相变模型；第8章正二十烷@SiO2微胶囊定形相变材料，介绍合成的微胶囊相变材料的微纳结构特征，以及rGO对微胶囊相变材料热导率和微胶囊形成过程的影响。

前 言
第 １章 绪论 …………………………..１
１１ 储热……………………………. １
１２ 相变储热材料的分类及应用………………………… ２
１２１ 相变储热材料的分类…………………………. ２
１２２ 相变储热材料的应用…………………………. ６
１３ 定形相变材料……………………………… ８
１３１ 概述. ８
１３２ 定形相变材料的制备方法……………………….. ８
１３３ 三种常见的定形相变材料 ………………………. １２
１３４ 复合相变材料的热导率 ……………………….. １６
参考文献 .. １９
第 ２章 多孔基体对 ＰＥＧ基定形相变材料的影响 ………………. ２６
２１ 简介 .. ２６
２１１ 多孔材料的分类 ………………………….. ２６
２１２ 多孔基体在定形相变材料中的应用 …………………… ２６
２２ 材质对 ＰＥＧ基定形相变材料的影响 …………………….. ２７
２２１ 原料 ………………………………. ２７
２２２ ＰＥＧ／介孔基体复合相变材料的制备 …………………… ２８
２２３ ＰＥＧ／介孔基体复合相变材料的性能测定 …………………. ２８
２２４ ＰＥＧ／介孔基体复合相变材料的化学性质 …………………. ２９
２２５ ＰＥＧ／介孔基体复合相变材料的结晶性 ………………….. ３０
２２６ ＰＥＧ／介孔基体复合相变材料的热性能 ………………….. ３３
２２７ 本节小结 …………………………….. ３６
２３ 孔结构对 ＰＥＧ基定形相变材料的影响 ……………………. ３６
２３１ ＰＥＧ／不同孔结构炭基体定形相变材料的制备 ……………….. ３６
２３２ 热学性质及其他表征 ………………………… ３７
２３３ 多孔炭材料的形貌与孔道结构 …………………….. ３７
２３４ 多孔炭材料对 ＰＥＧ的定形能力 …………………….. ３８
２３５ 多孔炭材料与 ＰＥＧ的界面相互作用及其对结晶性能的影响 ………….. ３９
２３６ ＰＥＧ／多孔炭复合相变材料的热学性能 ………………….. ４０
２３７ 本节小结 …………………………….. ４５
参考文献 .. ４５
第 ３章 ＰＥＧ／多孔炭定形复合相变材料 …………………… ４７
３１ ＰＥＧ／ＡＣ定形相变材料 …………………………. ４７
３１１ 概述 ………………………………. ４７
３１２ ＰＥＧ／ＡＣ定形相变材料的制备 …………………….. ４８
３１３ ＰＥＧ／ＡＣ定形相变材料的表征 …………………….. ４８
３１４ ＰＥＧ／ＡＣ定形相变材料的结构性质 …………………… ４８
３１５ ＰＥＧ／ＡＣ定形相变材料的热性能 ……………………. ５１
３２ ＰＥＧ／ＣＦ定形相变材料 …………………………. ５５
３２１ 概述 ………………………………. ５５
３２２ ＰＥＧ／ＣＦ定形相变材料的制备 …………………….. ５６
３２３ ＰＥＧ／ＣＦ定形相变材料的表征和热性能测试 ……………….. ５６
３２４ ＰＥＧ／ＣＦ定形相变材料的表征结果 …………………… ５７
３２５ ＰＥＧ／ＣＦ定形相变材料的热性能 ……………………. ６０
３２６ 本节小结 …………………………….. ６５
３３ ＰＥＧ／ＣＮ定形相变材料 …………………………. ６５
３３１ 概述 ………………………………. ６５
３３２ ＰＥＧ／ＣＮ定形相变材料的制备 …………………….. ６６
３３３ ＰＥＧ／ＣＮ定形相变材料的性能分析 …………………… ６６
３３４ ＰＥＧ／ＣＮ定形相变材料的结构性质 …………………… ６７
３３５ ＰＥＧ／ＣＮ定形相变材料的热性能 ……………………. ７０
３３６ 本节小结 …………………………….. ７１
参考文献 .. ７２
第 ４章 ＰＥＧ／ＧＯ定形复合相变材料…………………….. ７５
４１ 简介 .. ７５
４２ ＰＥＧ／ＧＯ定形复合相变材料 ……………………….. ７５
４２１ ＧＯ及 ＰＥＧ／ＧＯ复合相变材料的制备 ………………….. ７５
４２２ 材料的结构和热学性质表征 ……………………… ７６
４２３ ＧＯ的形貌与结构………………………….. ７６
４２４ ＰＥＧ与 ＧＯ的界面作用及化学相容性 ………………….. ７８
４２５ ＰＥＧ／ＧＯ复合相变材料的熔点变化 …………………… ８０
４２６

能源是人类赖以生存的基础。能源危机以来，为了解决矿物能源的枯竭以及伴随而来的环境污染等问题，人们开始注重提高能源使用效率并致力于开发可再生能源，储能技术应运而生。储能技术可以解决能源供给和需求在时间和空间上不匹配的矛盾，从而提高能源利用效率。储热是提高能源利用效率的重要方法之一。储热是一种重要的储能方式，它通过材料内能的改变实现热量的存储与释放。储热包括显热存储、热化学储能和潜热存储 （相变储热），其中相变潜热储能是近年来的研究热点，它利用材料在相变时吸热或放热来储能或释能，这种材料不仅能量密度较高，而且所用装置简单、体积小、设计灵活、使用方便且易于管理。另外，这类材料通过相变储热或放热的过程几乎是在近于恒温的条件下进行的。因此相变材料可以调整、控制工作热源或材料周围环境的温度，也可以减轻能源的供给与需求之间在时间、空间和速度上的不匹配程度。由于潜热储能的上述优势使得潜热储能成为最具有实际发展前途，也是目前应用最多和最重要的储能方式。定形相变储热材料是近年来国内外在能源利用和材料科学方面研发十分活跃的领域。这类材料为复合材料，一般由固 －液相变材料和基体材料构成，相变材料是复合材料中执行相变储能的功能体，基体材料是相变材料的载体。在相变过程中，相变材料发生相变，实现储热和放热；而基体材料限制了液体相变材料的流动，阻止了液体渗漏，使得复合材料在相变过程中保持为宏观上的固体形态，其相变性质介于固 －固相变材料和固 －液相变材料之间。定形相变材料利用基体材料和相变材料协同增强、优势互补，能够实现限域效应作用下的温度调节储热 －控热，同时具有固 －液相变材料储能密度大和固 －固相变材料无液体渗漏的优点。本书系统地总结了作者在定形相变储热材料方面的研究工作，共有 ８章内容。第 １章概括介绍了相变储热材料的分类及应用、定形相变材料的制备方法、三种常见的定形相变材料以及复合相变材料的热导率；第 ２章介绍了多孔基体的材质和孔结构对定形相变材料的影响；第 ３～７章介绍物理共混浸渍法制备的 ＰＥＧ基定形相变材料，基体材料涉及多孔炭 （活性炭、泡沫炭、氮化碳，见第 ３章）、石墨烯氧化物 （ＧＯ、ＧＯ－ＣＯＯＨ、ｒＧＯ，见第 ４章）、ＭＷＣＮＴ（本征多壁碳纳米管和 －ＯＨ、 －ＣＯＯＨ、 －ＮＨ２官能团修饰多壁碳纳米管，见第 ５章）、矿物材料 （硅藻土和蒙脱土，见第 ６章）以及 ＳｉＯ２ 凝胶 （见第 ７章）；第８章介绍了正二十烷＠ＳｉＯ２微胶囊相变材料，探讨了 ｒＧＯ对微胶囊相变材料热导率及微胶囊形成的影响。
上述研究工作在北京大学化学与分子工程学院李星国教授的指导下，由冯利利、王崇云、王维、杨华哲共同完成。其中，第 ２章研究工作完成人为冯利利、王崇云，第 ３章研究工作完成人为冯利利，第 ４章研究工作完成人为王崇云，第 ５章研究工作完成人为冯利利，第 ６章研究工作完成人为冯利利、王杰 （冯利利指导），第 ７章研究工作完成人为杨华哲、冯利利，第 ８章研究工作完成人为王维。全书由冯利利、李星国、王崇云著，冯利利整理和统稿。
感谢国家科技部 ９７３项目 “智能控热纳米复合体系的优化” （２００９ＣＢ９３９９０２）、国家自然科学基金项目 “多孔碳基定形相变复合体系的热性能与温控相变机理” （５１２０６００９）和中国矿业大学 （北京）中央高校基本科研业务费 （２０１７ＱＨ）对本书研究工作及出版的资助！感谢工作开展过程中曾经给予帮助和支持的各位老师和同学，他们是北京大学郑捷副教授、林建华教授、李伟博士、范欣欣博士和宋萍博士，《中国科学》杂志社王维博士，中国科学技术大学谢毅教授，北京科技大学田文怀教授，南京大学闫世成教授，中国医科大学杨华哲副教授及北京建筑大学张晓然和刘建伟副教授！
作者