石墨烯基相变储能复合材料的制备及导热机理分析的研究

《石墨烯基相变储能复合材料的制备及导热机理分析的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文石墨烯基相变储能复合材料的制备及导热机理分析的研究硕士研究生：孔丽指导教师：于佳副教授学科、专业：航空宇航科学与技术论文主审人：齐辉教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文石墨烯基相变储能复合材料的制备及导热机理分析的研究硕士研究生：孔丽指导教师：于佳副教授学位级别：工学硕士学科、专业：航空宇航科学与技术所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2017年12月27日论文答辩日期：2018年03月10日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationforthe

2、DegreeofM.EngResearchonthePreparationofGrapheneBasedPhaseChangeEnergyStorageCompositesandtheAnalysisofThermalConductionMechanismCandidate:KongLiSupervisor:AssociateProfessorYuJiaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ScienceandTechnologyofAeronauticalandAstronauticalDateofSubmission

3、:Dec,27,2017DateofOralExamination:Mar,10,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学

4、校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日石墨烯基相变储能复合材料的

5、制备及导热机理分析的研究摘要潜热储能模式的相变材料在航天器热控方面具有很大的优势，但低热导率和易泄漏的缺点严重制约了相变材料在储能和热管理方面的应用。高热导率的石墨烯材料为高性能相变复合材料的发展提供了新的机遇。本文利用石墨烯材料构建宏观导热骨架结构，同时实现了对相变材料导热性能的提升和液相的封装，成功制备了石墨烯基相变储能复合材料。针对石墨烯泡沫特征形貌，构建表征体单元，利用有限元方法对复合材料导热机理进行研究。首先制备了石墨烯泡沫基相变储能复合材料，并利用有限元方法对其进行导热机理分析。以氧化石墨烯水溶液为原料，利用定向凝固冰模板法结合还原和热处理技术，制备了石墨烯泡沫，填充石蜡后获得

6、了复合材料。石墨烯泡沫呈现出有序分布的蜂巢状微孔结构，单位质量分数石墨烯泡沫可对基体相变材料带来214%的热导率增长率，而构成石墨烯泡沫孔壁的微片热导率可达74.06-110.94W/mK，从而提高了相变材料的吸/放热速率。模拟分析表明，孔壁热导率和界面热阻是影响复合储能材料热响应的关键因素。然后在结构中引入石墨烯导热膜，获得内嵌定向导热膜的复合材料，以进一步强化复合材料内的传热过程。该材料以0.94wt%的质量代价获得了24.71倍的热导率提升，相当于单位石墨烯含量使相变材料热导率提高了2628%，对相变材料热传导增强效果显著。最后，在给定工况下利用Fluent软件中的熔化/凝固模型对复

7、合材料相变传热过程进行模拟，以分析不同石墨烯骨架对相变材料热响应速率的影响。结果表明石墨烯膜的加入大大降低了复合材料厚度方向的温度梯度，使热响应效率得到极大提升。关键词：石墨烯泡沫；石墨烯导热膜；相变储能复合材料；热响应速率哈尔滨工程大学硕士学位论文石墨烯基相变储能复合材料的制备及导热机理分析的研究AbstractPhasechangematerialswithlatentheatstoragemodehavegreat