掺杂石墨烯纳米片对硝酸钠相变特性的影响及机理
作者:吕浩翔; 冯黛丽; 冯妍卉; 张欣欣
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纳米增强剂通常用于改善相变材料的热导率,但这种方法通常伴随着复合材料相变焓的降低。虽然这种还原难以避免,但其微观机理乃至影响规律尚不清楚。为了深入探索纳米复合相变材料峰相变焓降低的机理,以熔融硝酸钠(太阳盐的重要成分)为相变材料峰,制备了质量分数分别为石墨烯纳米片质量分数0%、0.5%、1%、1.5%和2%的复合相变材料峰。通过实验测量和数值模拟,深入分析了石墨烯纳米片掺杂对团簇生成的影响机制,以及降低熔融硝酸钠引起的焓非对熔点和相变的依赖性。结果表明,当石墨烯纳米片的质量分数为1.5wt%时,它们之间的质心等效距离最接近它们相互作用势的势阱位置。此时,它们之间的相互吸引最强,熔盐分子的运动受到最严重的限制,且难以熔化,导致相变焓的降低最为显著。为了最大限度地避免纳米复合材料相变焓的损失,应根据相变材料和纳米增强剂的类型及其相互作用类型,合理选择纳米增强剂的质量分数。在实际应用中,适当的质量分数也将在一定程度上降低复合相变材料的制备成本。