【摘 要】
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本文主要通过颗粒稳定软凝聚体系进行新型多孔材料结构设计,并应用于相变储热材料的载体。颗粒稳定软凝聚体系的难点在于如何使颗粒长期稳定在气/液及油/水界面,本文主要探究了高固含量颗粒稳定Pickering泡沫、高固含量颗粒稳定Pickering乳液和低固含量颗粒稳定Capillary泡沫软凝聚体系,并以无机TiO2、Al2O3颗粒和有机纤维素颗粒、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)颗粒为研究对象,利用
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本文主要通过颗粒稳定软凝聚体系进行新型多孔材料结构设计,并应用于相变储热材料的载体。颗粒稳定软凝聚体系的难点在于如何使颗粒长期稳定在气/液及油/水界面,本文主要探究了高固含量颗粒稳定Pickering泡沫、高固含量颗粒稳定Pickering乳液和低固含量颗粒稳定Capillary泡沫软凝聚体系,并以无机TiO2、Al2O3颗粒和有机纤维素颗粒、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)颗粒为研究对象,利用三种颗粒稳定软凝聚体系制备具有多级孔结构的新型载体材料。在Pickering泡沫体系中,选用粒径为500 nm的Al2O3颗粒和蔗糖为原料,并对Al2O3颗粒进行表面改性,通过高速机械搅拌将其稳定吸附于空气/水界面,经干燥、成型、原位炭化和石墨化处理构筑具有三维连通孔道结构的Al2O3@石墨梯度孔功能材料(PACF)。通过改变蔗糖含量对孔道结构进行调控,并采用烧结温度控制Al2O3颗粒表面的石墨层。将PACF作为相变材料(PCM)载体进行研究,制备出形态稳定型石蜡/PACF复合材料。在Pickering乳液体系中,由于油/水界面的表面张力远低于空气/水界面的表面张力,本文利用表面改性的粒径为23 nm的TiO2颗粒稳定Pickering乳液并作为软模板构筑固含量为2035 wt%的多孔TiO2陶瓷(PTF),并以其为载体制备石蜡/PTF(PTFP)。将蔗糖添加到溶液中并原位碳化以形成C/PTF(PTFC),提高了载体材料的导热率与比表面积。由于颗粒稳定Pickering泡沫体系只适用于疏水或部分疏水性颗粒,因而需要对颗粒进行表面改性。本文研究了一类新型Capillary泡沫,它是由低固含量的颗粒吸附在油膜包覆的气泡表面上形成的,颗粒更容易吸附在油/水界面,该系统大大拓宽了颗粒的应用类型。本文采用亲水性HP55和疏水性EC纤维素颗粒分别制备了稳定的Capillary泡沫,证明了Capillary系统对颗粒具有广泛的选择性。同时,探讨了油相类型、pH和离子强度对泡沫稳定性的影响。在PE和PVC颗粒与TMPTMA协同作用下制备的轻质Capillary干泡沫,探索了它们作为石蜡和PEG2000这两种相变材料的载体材料的应用性能。
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