【相變儲能木材制備技術(shù)發(fā)展研究綜述報告3000字（論文）】

相變儲能木材制備技術(shù)發(fā)展研究綜述報告目錄TOC\o"1-2"\h\u295370引言 1250091制備方法 1277221.1活性炭吸附 1242771.2硅藻土真空注入 2223641.3石墨烯氣凝膠包覆 2101752結(jié)語 318783參考文獻 4摘要：相變材料是一種在一定溫度范圍內(nèi)通過相變釋放或吸收熱能的節(jié)能材料。其廣泛應(yīng)用于建筑節(jié)能領(lǐng)域，創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。木材作為天然的各向異性多孔材料逐漸被用于封裝以聚乙二醇基為代表的相變材料。本文從聚乙二醇基相變儲能木材的制備方法進行綜述，以期為后續(xù)相關(guān)研究提供參考。關(guān)鍵詞：聚乙二醇基；木材；相變儲能材料；熱穩(wěn)定性0引言人類進入工業(yè)社會以來，能源消費已成為制約經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵因素。特別是隨著人口的增長，不斷增加的建筑能耗帶來了許多環(huán)境問題。因此，能量的存儲和轉(zhuǎn)換成為一個世界性的話題。相變材料是一種在一定溫度范圍內(nèi)通過相變釋放或吸收熱能的節(jié)能材料。相變材料已應(yīng)用于建筑節(jié)能領(lǐng)域，創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境，實現(xiàn)節(jié)能。以聚乙二醇（PEG）為代表的相變材料，由于其高儲熱密度和穩(wěn)定性而得到廣泛應(yīng)用。然而，泄漏和低熱導(dǎo)率仍然是嚴(yán)重的問題，限制了它們的應(yīng)用。木材作為一種天然的生態(tài)材料，具有易于加工、紋理美觀、強重比高、可再生、生物降解性好等優(yōu)點，同時符合可持續(xù)發(fā)展的理念?；谝陨咸攸c，木材在建筑節(jié)能方面具有顯著優(yōu)勢，被逐漸應(yīng)用到建筑保溫隔熱領(lǐng)域。除導(dǎo)熱性能外，木材還具有導(dǎo)溫性能，可應(yīng)對溫度變化。導(dǎo)熱性能和導(dǎo)溫性能共同決定了木質(zhì)材料的環(huán)境特性。盡管木質(zhì)材料具有一定的保溫隔熱作用，但為滿足實際應(yīng)用中的節(jié)能需求，常需與其他相變蓄熱材料進行復(fù)合，制備出更高效的相變蓄熱復(fù)合材料。因此，本文重點闡述聚乙二醇基相變儲能木材的常用制備方法，旨在為將來木基相變蓄熱材料的研究與開發(fā)提供指導(dǎo)。1制備方法1.1活性炭吸附活性炭具有廣泛的孔結(jié)構(gòu)，高比表面積和較大的吸附容量，因此在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮著重要作用，例如在液體和氣體的凈化，混合物的分離，催化領(lǐng)域，甚至在儲存領(lǐng)域。盡管有關(guān)活性炭的研究很多，但對活性炭在相變材料中的應(yīng)用還尚顯匱乏。此前，Chapotard和Tondeur等人研究活性炭的多孔結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，活性炭的平均孔徑對體系的性能具有重要影響。如果平均孔徑過小，相變材料的分子運動就會受到阻礙，從而影響潛熱的儲存能力。相反，如果孔隙過大，毛細(xì)管力就不足以保留液體蠟?；钚蕴渴欠€(wěn)定相變材料形狀的最佳材料，因此，采用PEG和活性炭組成的新型形狀穩(wěn)定相變材料是高性能相變體系的一個有希望的候選材料。2011年，Li等人以PEG和活性炭為原料，采用共混浸漬法制備了形狀穩(wěn)定的相變材料。采用各種技術(shù)對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和熱性能進行了表征。隨著PEG的質(zhì)量百分比和分子量的減小，相變溫度和相變焓降低。聚乙二醇在相變材料中的結(jié)晶度隨活性炭含量的增加而降低。聚乙二醇相變的活化能隨著聚乙二醇重量百分比的增加而減小。結(jié)果表明，PEG/活性炭相變材料的相變特性受到活性炭多孔結(jié)構(gòu)中PEG鏈段的吸附限制和活性炭作為完全PEG結(jié)晶的雜質(zhì)的干擾。1.2硅藻土真空注入硅藻土，是一種白色或奶油色、易碎、多孔的巖石。硅藻是一種單細(xì)胞水生植物，具有二氧化硅（一種白色或無色結(jié)晶化合物）細(xì)胞壁。具有重量輕、孔隙率高、吸收率高、純度高、形狀多、剛性好、惰性好等特點。硅藻土的化學(xué)成份和物理結(jié)構(gòu)使其適用于許多科學(xué)和工業(yè)用途。硅藻土在許多領(lǐng)域用作過濾劑;建筑材料;隔熱、隔冷和隔音材料;催化劑載體;填料吸收劑;研磨劑;以及藥物成分[19]。此外，硅藻土在土耳其市場上供應(yīng)充足。綜上所述，硅藻土是一種經(jīng)濟、輕質(zhì)的建筑材料，可用作建筑物蓄熱材料。Sedat研究了一種新型形態(tài)穩(wěn)定的復(fù)合相變材料——角色塑造/硅藻土復(fù)合材料的制備、表征及其儲熱性能的測定。在硅藻土孔隙中加入PEG制備了復(fù)合相變材料。聚乙二醇在硅藻土孔隙中的保留率為50%，且不會因復(fù)合材料熔化而泄漏。利用掃描電鏡和紅外光譜分析技術(shù)對復(fù)合相變材料進行了擁有屬性分析。采用差示掃描量熱法（DSC）測定了復(fù)合相變材料的熱性能。DSC結(jié)果表明，復(fù)合相變材料的熔融溫度和相變潛熱分別為27.70℃和87.09J/g。通過熱循環(huán)試驗測定了復(fù)合相變材料的熱可靠性，結(jié)果表明復(fù)合相變材料具有良好的熱可靠性和化學(xué)穩(wěn)定性。熱重分析表明，浸漬于硅藻土中的PEG具有良好的熱穩(wěn)定性。通過添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的膨脹石墨，改善了復(fù)合相變材料的熱導(dǎo)率。測試了復(fù)合相變材料的蓄熱性能。1.3石墨烯氣凝膠包覆高熱導(dǎo)率相變材料通過加入優(yōu)異的熱傳導(dǎo)石墨烯（3100-5300Wm-1k-1）而受到廣泛關(guān)注。Mehrrail等人通過添加氧化石墨（GO）改善了石蠟的熱導(dǎo)率。結(jié)果表明，棕櫚酸和GO組成的PCM復(fù)合材料的熱導(dǎo)率約為1.03Wm-1k-1。Wang等通過在GO表面接枝PGE制備了固-固相變材料。他們的研究指出GO明顯改善了復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。與氣凝膠相比，石墨烯氣凝膠具有分布均勻、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)良等特點，也引起了人們的高度重視。為了提高相變材料的性能，Yang等人將聚乙二醇浸漬在石墨烯氣凝膠中，以提高相變材料的熱導(dǎo)率。研究表明，當(dāng)添加1.8wt%的石墨烯納米顆粒時，相變材料的熱導(dǎo)率達(dá)到1.43Wm-1k-1。2020年，Lin以石墨烯氣凝膠包覆的PE為相變材料，木材為基體制備了儲熱木材（TESW）。利用掃描電子顯微鏡（SEM）研究了TESW的微觀結(jié)構(gòu)，利用差示掃描量熱法（DSC）、熱重量分析法（TG）和激光閃光擴散儀（LFA）測定了TESW的熱性能。試驗結(jié)果表明：（1）在木材內(nèi)腔中形成了石墨烯氣凝膠（GA）包覆的PEG復(fù)合材料，PEG與石墨烯氣凝膠之間沒有明顯的界面；（2）TESW的熔化焓和冰凍焓分別為11.81和27.91Jg-1。熔點為20℃，凝固點為15℃，適合人體的舒適溫度；（3）石墨烯氣凝膠的加入明顯提高了TESW的熱導(dǎo)率。熱導(dǎo)率為0.374W(m*k)-1，比純木材增加約274%。綜上，TESW相變溫度舒適，相變潛熱優(yōu)先，因此被認(rèn)為是室內(nèi)調(diào)溫節(jié)能建筑材料。2結(jié)語熱能儲存技術(shù)是未來能源供應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，許多相變材料如無機和有機相變材料及其混合物已被研究用于將它們浸漬到普通建筑材料中。本文以聚乙二醇基相變儲能木材的制備方法作為研究對象，總結(jié)國內(nèi)外目前常用的PEG儲能木材制備方法，活性炭吸附法、硅藻土真空注入法以及石墨烯氣凝膠包覆法。這些方法利用合適的改性技術(shù)，賦予木質(zhì)材料相變蓄熱的新功能，可提供一種低成本高性能的木制品，用于木結(jié)構(gòu)建筑的室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)，可達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，具有廣闊的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。在未來的相關(guān)研究中，以下方向值得深入探索：（1）將相變蓄熱材料加入木質(zhì)材料（包括實木、人造板、木塑復(fù)合材料）中可有效改善建筑的調(diào)溫性能，綠色建筑發(fā)展的方向之一；（2）相變蓄熱材料可通過復(fù)配等方式進一步功能化，從而增強木結(jié)構(gòu)建筑的蓄熱性能；（3）利用木材的多孔結(jié)構(gòu)封裝相變蓄熱材料，但需保證其形狀穩(wěn)定性以及解決泄漏問題；（4）提高木基相變蓄熱材料的力學(xué)性能，使之在具有良好蓄熱能力的基礎(chǔ)上滿足建筑材料的使用要求。參考文獻[1]王琰,彭堯,曹金珍.木基相變蓄熱材料研究進展[J].世界林業(yè)研究,2021,34(06):45-49.[2]謝成,劉志明,吳鵬,王海英,孟圍.聚乙二醇木材復(fù)合相變儲能材料的制備及表征[J].林業(yè)科學(xué),2012,48(09):120-126.[3]郭璽,曹金珍,陳玉.聚乙二醇改性相變微膠囊制備MicroPCMs-WF/HDPE復(fù)合材料物理力學(xué)性能[J].復(fù)合材料學(xué)報,2016,33(12):2725-2731.[4]張建,汪奎宏,李琴.木質(zhì)材料對環(huán)境溫濕度調(diào)節(jié)功能的研究現(xiàn)狀[J].木材加工機械,2009,20(04):18-21.[5]李筱莉,岳翠銀.聚乙二醇處理的木材尺寸穩(wěn)定性研究[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1993(04):353-358.[6]Lili,Feng,and,etal.Preparationandcharacterizationofpolyethyleneglycol/activecarboncompositesasshape-stabilizedphasechangematerials-ScienceDirect[J].SolarEnergyMaterialsandSolarCells,2011,95(2):644-650.[7]LinX,JiaS,LiuJ,etal.Fabricationofthermalenergystoragewoodbasedongrapheneaerogelencapsulatedpolyethyleneglycolasphasechangematerial[J].MaterialsResearchExpress,2020,7(9):095503(10pp).[8]KaramanS,KaraipekliA,SarA,etal.Polyethyleneglycol(PEG)/diatomitecompositeasanovelform-stablephasechangematerialforthermalenergystorage[J].SolarEnergyMaterials&SolarCells,2011,95(7):1647-1653.

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