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相变储热材料储热密度高,已被广泛应用于工业余热利用、太阳能热储存、建筑节能等领域。为满足工程应用需求,复合相变储热材料已获得广泛的研究,并朝着高导热性能和高储热容量方向发展。硬脂酸(SA)具有潜热值高、无毒、价格低等优点,可广泛应用于储热领域,但由于存在导热系数低、易泄露等问题,限制了其工业应用。本文分别采用金属、非金属、矿物等支撑基体强化与调控硬脂酸储热性能,构筑硬脂酸复合相变储热材料,并开展其在锂电池热管理和光热转换与储存中的应用研究。(1)揭示了不同孔径泡沫铜强化硬脂酸导热性能的机理。采用每英寸孔数目(PPI)分别为5、20、40的泡沫铜(CF)为基体材料强化硬脂酸的导热性能,通过熔融浸渍法制备硬脂酸复合相变储热材料。SA/CF(5 PPI)、SA/CF(20 PPI)和SA/CF(40 PPI)的浸渍率分别为 95%、91.6%和 86.6%;SA/CF(5 PPI)、SA/CF(20 PPI)和 SA/CF(40 PPI)的潜热值分别为139.9 J g-1、132.7J g-1、117.8J g-1;硬脂酸/泡沫铜复合相变储热材料的导热系数是纯硬脂酸的3.2-6.5倍,结果表明在孔隙率相同的情况下,在一定的孔密度范围内,提高泡沫金属的孔密度可以提高硬脂酸的导热性能;与纯SA相比,SA/CF复合相变储热材料具有较好的内部传热均匀性和热扩散性能,CF的加入也能有效降低SA液体的流动性。(2)阐明了不同结构的碳化硅调控硬脂酸储热性能的机制。采用碳化硅粉末(Silicon carbide powder,SiCp)、碳化硅纳米晶须(Silicon carbide whisker,SiCw)、碳化硅纳米纤维(Silicon carbide nanofiber,SiCn)为基体材料调控硬脂酸的储热性能,通过真空浸渍法和乙醇法制备硬脂酸复合相变储热材料。SA/SiCp和SA/SiCw中的硬脂酸负载量分别为7.18%和 56.74%;SA/SiCn1、SA/SiCn2、SA/SiCn3 和 SA/SiCn4 中的硬脂酸负载量分别为 28.11%、46.53%、66.91%和 81.66%。SA/SiCp、SA/SiCw、SA/SiCn1、SA/SiCn2、SA/SiCn3 和SA/SiCn4 的熔化时的潜热值分别为 12.87 J g-1、107.70 J g-1、52.00 J g-1、88.59J g-1、127.6 J g-1和155.9 J g-1。硬脂酸复合相变储热材料的导热系数比纯硬脂酸高61.80%-169.29%。SiCn具有较宽的负载范围和较好的导热性能;由于SA/SiCn4具有较高的导热系数和储热能力,在锂离子电池的热管理测试中表现出更优的综合性能。(3)查明了不同石墨矿物调控硬脂酸储热性能的机理。采用微晶石墨(Microcrystalline graphite,MG)、鳞片石墨(Scale graphite,SG)、膨胀石墨(Expanded graphite,EG)为基体材料调控硬脂酸的储热性能,通过真空浸渍法和乙醇法制备硬脂酸复合相变储热材料。SA/MG、SA/SG、SA/EG的负载率分别为43.61%、18.74%、92.66%;SA/MGl 和 SA/EG1 的负载率分别为 18.98%和 18.80%。SA/MG、SA/SG、SA/EG、SA/MGl和 SA/EGl 熔化过程中的潜热值分别为 83.16 J g-1、34.93 J g-1、176.6 J g-1、36.26 J g-1和35.19 g-1。硬脂酸复合相变储热材料的导热系数是纯硬脂酸的10.82-22.06倍。EG具有较宽的负载范围和较高的导热性能。硬脂酸复合相变储热材料的储热和放热性能均优于纯硬脂酸,SA/EG1在储热和放热过程中表现最好。SA/EG1具有比SA/SG和SA/MGl更好的瞬态温度响应性能和光热转换与储存性能。本文采用金属泡沫铜、非金属碳化硅陶瓷、矿物石墨调控硬脂酸的储热性能,制备了多种硬脂酸复合相变储热材料,实现硬脂酸储热性能调控与强化,并实现其在锂电池热管理和光热转换与储存等方面的应用,为硬脂酸复合相变储热材料实际应用提供技术理论和新思路。