热控相变材料熔渗纳米多孔陶瓷的研究的开题报告

热控相变材料熔渗纳米多孔陶瓷的研究的开题报告【开题报告】一、背景和意义热控相变材料（PCMs）是一种具有特殊物理化学性质的新型材料，能在温度变化时进行相变，释放或吸收大量的潜热。因此，这种材料广泛应用于能量存储、温控领域和太阳能利用等方面，具有很高的研究和应用前景。然而，由于PCMs的热传导性差，在实际应用中存在一些问题，如热稳定性不佳、循环稳定性差等。针对这些问题，研究人员通过改善材料的表面和结构，提高其性能，使其在应用中表现更为优异。多孔陶瓷材料是一种结构独特、具有优异物理化学特性的新材料，其表面积大、孔隙率高，能提高材料的热传导性、稳定性等。因此，熔渗PCMs到多孔陶瓷中，有望提高PCMs在能量存储和温控领域中的应用效果。二、研究目标本研究旨在通过熔渗方法制备PCMs嵌入多孔陶瓷中，探究其结构特征和物理化学性能，并评估其在能量存储和温控领域中的应用前景。具体目标包括：1.合成多孔陶瓷材料，并评估其物理化学性质；2.选择合适的PCMs，并通过熔渗方法将其嵌入多孔陶瓷中；3.分析不同PCMs浓度及不同多孔陶瓷结构对热传导性能的影响；4.对制备的材料进行热稳定性和循环稳定性测试；5.评估所制备材料在能量存储和温控领域中的应用前景。三、研究方法和技术路线1.合成多孔陶瓷材料采用溶胶凝胶法制备多孔陶瓷材料。具体方法如下：1）将SiO2和Al（OH）3混合，并用乙醇和水调节pH值至2左右，形成胶体；2）加入PEG和疏水剂PPG，形成乳胶体系；3）将乳胶混合至一定比例后，前驱体形成凝胶；4）将凝胶在空气中自然干燥，形成多孔陶瓷；5）将多孔陶瓷在温度为700~900℃下烧结。2.熔渗PCMs到多孔陶瓷中采用真空浸渍和压力浸渍两种方法将PCMs嵌入多孔陶瓷中。具体方法如下：1）将PCMs和溶剂混合，形成混合物；2）将多孔陶瓷放置于混合物中，在真空或压力下将PCMs熔渗到多孔陶瓷中；3）将浸渍后的多孔陶瓷在常温下自然风干。3.测试材料的性能对所制备的材料进行下列测试：1）扫描电子显微镜（SEM）测试材料的形貌和孔隙结构；2）热重分析（TGA）测试熔渗PCMs多孔陶瓷的热稳定性；3）差示扫描量热法（DSC）测试不同PCMs浓度和不同多孔陶瓷结构对热传导性能的影响；4）温度循环测试材料在循环中的稳定性。四、预期成果本研究预期通过熔渗相变材料到多孔陶瓷中，制备出具有优异物理化学性质的新材料，从而提高PCMs在能量存储和温控领域中的应用效果。同时，本研究将对不同PCMs浓度和不同多孔陶瓷结构对材料热传导性能的影响进行探究，为相变材料的材料设计和合成提供理论依据。五、工作计划第一年：1.设计实验方案，完成多孔陶瓷的合成；2.合成PCMs；3.采用真空和压力浸渍方法将PCMs熔渗到多孔陶瓷中，制备出不同浓度和不同多孔陶瓷结构的材料；4.测试材料的孔隙结构和形貌。第二年：1.对熔渗的多孔陶瓷材料进行热稳定性测试；2.利用DSC测试不同PCMs浓度和不同多孔陶瓷结构对热传导性能的影响。第三年：1.进行温度循环测试，评估材料的循环稳定性；2.分析结果，撰写论文，完成毕业设计。六、参考文献[1]Dai,Y.,Hao,Y.,Jiang,M.,etal.(2019).DesignandApplicationofMicroencapsulatedPhase-changeMaterialsinEnergy-EfficientBuildings.ConstructionandBuildingMaterials,206,457-466.[2]Zhao,C.Y.,Lu,W.,&Tian,Y.(2015).ReviewonThermalEnergyStoragewithPhaseChangeMaterials(PCMs)inBuildingApplications.AppliedEnergy,161,298-310.[3]Bi,Z.,Chen,B.,Lin,Y.,etal.(2017).AReviewofAdvancesinThermalConductivityEnhancementofPhaseChangeMater