【摘 要】
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相变材料发生相变,会吸收释放大量潜热,该过程温度几乎不变且储能密度大。将其掺入水泥砂浆,不仅提升砂浆的保温隔热性能和储蓄热能力,让太阳能等能源在建筑中的利用率得以提高,同时降低建筑能耗。但相变材料自身强度和导热系数均较低,水泥砂浆添加相变材料后,力学性能下降幅度较大,同时也影响其传热效率,影响其在建筑中的应用效果。基于上述问题,本课题以制备具有良好力学性能和高效储能功能的复合相变储能砂浆为目的,展
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相变材料发生相变,会吸收释放大量潜热,该过程温度几乎不变且储能密度大。将其掺入水泥砂浆,不仅提升砂浆的保温隔热性能和储蓄热能力,让太阳能等能源在建筑中的利用率得以提高,同时降低建筑能耗。但相变材料自身强度和导热系数均较低,水泥砂浆添加相变材料后,力学性能下降幅度较大,同时也影响其传热效率,影响其在建筑中的应用效果。基于上述问题,本课题以制备具有良好力学性能和高效储能功能的复合相变储能砂浆为目的,展开了如下研究工作:石墨/石墨烯具有良好的力学和热学性能,但较难溶于水性液体,因此本文使用添加表面活性剂并结合物理超声处理制备均匀的分散液并掺入相变水泥砂浆中,制备了兼顾力学和热性能的复合微胶囊相变储能砂浆。通过力学实验、SEM、FTIR、DSC、TG、红外热成像等探究不同石墨/石墨烯掺量下复合微胶囊相变储能砂浆力学和热性能。基于上述研究搭建微缩实验房,进一步研究石墨/石墨烯复合相变微胶囊相变储能砂浆板的蓄热调温性能,得到以下主要结论:（1）在水泥砂浆中添加相变材料后,其试件28d的抗折、抗压强度分别下降17%和30.5%。在相变水泥砂浆中掺入石墨/石墨烯,随着掺量的增加,其抗折抗压强度均呈先上升后下降的趋势,当石墨掺量在1.0%,石墨烯掺量在0.5%时,其对应试件抗折抗压强度提升幅度最大。导热性能随掺量的增加呈先上升后平稳趋势,结果表明掺入石墨/石墨烯提升复合微胶囊相变储能砂浆的传热效率。（2）复合微胶囊相变储能砂浆各组分之间为物理掺混,没有发生化学反应,其相变温度均处于人体热舒适范围内,相变潜热略低于理论值,在500℃下失重率均在9%以内,这也表明制备的复合微胶囊相变储能砂浆具有良好的热可靠性与热稳定性。（3）相变材料掺入水泥砂浆后,其微观结构变得更加松散多孔,而随着石墨/石墨烯掺入后发现,石墨、石墨烯材料填充在砂浆的缝隙处并与水化产物相互连接,调控水化产物以模板形式生长,提高砂浆热导率,有助于水化反应水化热释放,使复合相变储能砂浆的微观结构更加致密。（4）相较于普通实验房,石墨/石墨烯掺入后的相变实验房,无论在内壁面和室内温度,还是内壁面热流密度,均低于普通实验房,且石墨烯要优于石墨。而掺入石墨烯的相变实验房均低于对照组相变实验房,说明相变材料提升了水泥砂浆的蓄热调温性能,而在掺入石墨烯后,相变水泥砂浆的传热效率得以提升,进一步强化相变砂浆的蓄热调温性能。
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