固態(tài)相變制冷材料
關(guān)注創(chuàng)建者：童小碗 創(chuàng)建時(shí)間：2019-03-28
固態(tài)相變制冷材料的視頻教程
414-基于相變材料回填并考慮地下水滲流影響的U形地埋管換熱器仿真
備注：模型參數(shù)同404案例。 模型圖 仿真工況 入口條件：流體速度0.6m/s，velocity inlet，水溫36℃，直徑26mm。 土壤原始溫度：16℃。 計(jì)算域外圍和底部設(shè)為初溫16℃，計(jì)算域頂部設(shè)為絕熱邊界。 網(wǎng)格圖 說明：實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，以便選取合適的網(wǎng)格數(shù)量（兼顧計(jì)算速度和計(jì)算質(zhì)量）。 因此處字?jǐn)?shù)限制，未展示全部更為詳細(xì)的結(jié)果及工況介紹等內(nèi)容
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固態(tài)相變制冷材料的實(shí)例教程
倫敦時(shí)間3月28日18:00，Nature在線發(fā)表了中國科學(xué)院金屬研究所科研人員與國內(nèi)外合作者在固態(tài)相變制冷材料研究領(lǐng)域取得的重要進(jìn)展，在塑晶材料里發(fā)現(xiàn)了基于分子取向序的龐壓卡效應(yīng)，等溫熵變較傳統(tǒng)材料高出了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
制冷技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活等多個(gè)領(lǐng)域均起到了至關(guān)重要的作用，聯(lián)合國統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明全球每年25-30%的電力被用于各種各樣的制冷應(yīng)用。而這些應(yīng)用絕大部分依賴傳統(tǒng)的氣體壓縮制冷技術(shù)，普遍使用對(duì)環(huán)境和人體有害的制冷劑。因此，尋求綠色、環(huán)保、低能耗的替代制冷方案已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同努力的方向。特別地，當(dāng)前我國高端制冷壓縮機(jī)技術(shù)仍然欠缺，探索新的制冷技術(shù)方案則有望從根源上解決該技術(shù)領(lǐng)域的“卡脖子”問題。
近年來，基于固態(tài)相變熱效應(yīng)（caloric effects）的固態(tài)制冷技術(shù)被認(rèn)為是最有希望取代傳統(tǒng)氣體壓縮制冷的技術(shù)方案。固態(tài)相變熱效應(yīng)主要包括磁卡效應(yīng)（magnetocaloric effect, MCE）、電卡效應(yīng)（electrocaloric effect, ECE）、彈卡效應(yīng)（elastocaloric effect, eCE）以及壓卡效應(yīng)（barocaloric effect, BCE）。前三者分別源于相應(yīng)外場(chǎng)對(duì)鐵性體系（ferroics）中磁矩、鐵電極化或晶體結(jié)構(gòu)疇的有序度的調(diào)控，而后者則常常涉及壓力誘導(dǎo)的晶體結(jié)構(gòu)相變。固態(tài)相變制冷材料的性能主要由等溫熵變所描述。固體壓卡效應(yīng)的制冷循環(huán)，如圖1所示。遵循以上的物理認(rèn)識(shí)，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，主流固態(tài)相變制冷材料的等溫熵變提高到了50J kg-1K-1左右，且需要較大的外場(chǎng)，這成為該技術(shù)走向應(yīng)用的障礙。
展開 有償求焊接過程中固態(tài)相變ABAQUS教學(xué)視頻。
基于SYSWELD軟件，開發(fā)P92馬氏體鋼材料參數(shù)文件進(jìn)行溫度-組織-應(yīng)力模擬，并采用盲孔法測(cè)量焊接殘余應(yīng)力。
金屬學(xué)報(bào)論文，第二作者
鏈接地址：http://www.ams.org.cn/CN/Y2016/V52/I4/394
固態(tài)離子導(dǎo)體已被證明在電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，非易失性存儲(chǔ)器(nonvolatile memory)，類腦神經(jīng)計(jì)算(neuromorphic computing) 和仿生學(xué)(biomimicry) 中具有廣泛的應(yīng)用前景。
傳統(tǒng)的固態(tài)離子導(dǎo)體設(shè)計(jì)理念主要集中于異價(jià)原子的替換摻雜（substitutional doping）。從相穩(wěn)定的角度來說，這在根本限制了摻雜原子的極限含量及材料的傳導(dǎo)能力。如果能夠找到其他合適的方法，突破相結(jié)構(gòu)限制，向固體材料中注入大量可移動(dòng)的離子，有可能對(duì)固態(tài)離子導(dǎo)體領(lǐng)域帶來新突破。
鈣鈦礦型稀土金屬鎳酸鹽是一類具有電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)性的（electron-electron correlation）量子材料（quantum material），此前，其表現(xiàn)出的溫度及壓力誘發(fā)的金屬-絕緣體相變特性一直是該類材料的研究重點(diǎn)。近年來，有研究發(fā)現(xiàn)，簡單電子給體（如質(zhì)子）的摻雜，能夠更為有效地調(diào)變?cè)擃愋?em>材料的能帶結(jié)構(gòu)，從而人工誘發(fā)材料載流子濃度的指數(shù)級(jí)變化及更為明顯的金屬-絕緣體相變。近兩年來，該現(xiàn)象已被巧妙的應(yīng)用于固體氧化物燃料電池（Nature,2016, 534, 231），神經(jīng)形態(tài)模擬 （Nature Communication 2017, 8,240）及海洋生物器官模擬（Nature 2018，553,68）等前沿交叉科學(xué)領(lǐng)域。
展開 發(fā)展高性能固態(tài)電池的一個(gè)重要步驟是制造正極復(fù)合材料，具體來說，層狀富鎳Li1+x(Ni1?y?zCoyMnz)1?xO2正極活性材料和硫代磷酸鋰固態(tài)電解質(zhì)被認(rèn)為是一種很有前途的正極復(fù)合材料，在硫代磷酸鹽固態(tài)電解質(zhì)中，Li6PS5Cl固態(tài)電解質(zhì)因其易加工性和高離子導(dǎo)電性而備受青睞。此外，層狀氧化物正極活性材料因具有較大的理論比容量和較高的平均放電電壓，同時(shí)避免了Co的存在，減少了材料的成本。
盡管LiNiO2（LNO）具有商業(yè)電池應(yīng)用的潛力，但其在固態(tài)電池中的應(yīng)用尚待報(bào)道，在此，作者首次報(bào)告了LNO在所有無機(jī)固態(tài)電池中作為正極活性材料的用途。以LNO為正極，結(jié)合各種優(yōu)化策略，分別以Li6PS5Cl和Li4Ti5O12（LTO）為固體電解質(zhì)和負(fù)極活性材料，研究了其在扣式電池中的循環(huán)性能。通過材料分離和非原位分析，以表征循環(huán)過程中LNO的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，從而揭示了這種復(fù)合材料的主要局限性。
在目前的工作中，首次評(píng)估了LNO作為Li6PS5Cl基固態(tài)電池中使用的潛在正極活性材料，以及作為層狀富鎳氧化物應(yīng)用的模型系統(tǒng)。
LNO正極活性材料未涂覆保護(hù)涂層時(shí)，LNO固態(tài)電池仍顯示出較好的循環(huán)性能。具體而言，60次循環(huán)后，無保護(hù)涂層的LNO材料在電流大小為0.2C下的放電比容量為105mAh/g，并顯示出良好的倍率性能。然而，與基于液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池相比，固態(tài)電池中的LNO正極活性材料的首次循環(huán)庫倫效率更低，即可逆性較差。
根據(jù)XRD、DEMS、XPS、EIS和電子顯微鏡測(cè)試結(jié)果，作者發(fā)現(xiàn)容量衰減是由多個(gè)問題造成的：1、循環(huán)過程中LNO體積變化引起的機(jī)械降解；2、產(chǎn)氣導(dǎo)致材料性能發(fā)生不可逆變化；3、在正極活性材料/固態(tài)電解質(zhì)界面處，固體電解質(zhì)降解并伴隨副產(chǎn)物的積累。
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固態(tài)相變制冷材料的最新內(nèi)容
水資源短缺是目前面臨的一個(gè)全球性問題，對(duì)地球上豐富的海水進(jìn)行淡化則是解決水資源短缺問題的一個(gè)重要途徑。 但傳統(tǒng)的海水淡化往往需要高能量消耗，在一些能源短缺的地區(qū)難以實(shí)現(xiàn)，因此，亟需一種綠色、高效、可持續(xù)的海水淡化方法來緩解上述危機(jī)。 太陽光驅(qū)動(dòng)的界面光熱水蒸發(fā)，由于其可以通過在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水沸騰的溫度下產(chǎn)生蒸汽來進(jìn)行海水純化，在過去幾年中引起了越來越多的關(guān)注。
有機(jī)相變材料
來源 | Journal of Energy Chemistry
01
背景介紹
隨著電子設(shè)備小型化和集成化的蓬勃發(fā)展，用于高級(jí)計(jì)算的微處理器的功率密度急劇增加。電子設(shè)備產(chǎn)生的大量熱量積聚在設(shè)備內(nèi)部，例如集成電路。過熱引起的溫度升高會(huì)限制電子設(shè)備的工作適應(yīng)性，導(dǎo)致頻繁的故障甚至自燃。因此，開發(fā)提高散熱效率的熱管理材料具有重要的意義。
相變材料
來源 | Nature Communications
01
背景介紹
相變材料(PCMs)是一系列具有優(yōu)異能量存儲(chǔ)能力的材料，能夠在接近恒定的溫度下存儲(chǔ)/釋放大量潛熱，使其在熱管理技術(shù)創(chuàng)新中發(fā)揮不可或缺的作用。同時(shí)在應(yīng)對(duì)環(huán)境污染和能源危機(jī)方面具有相當(dāng)大的潛力。目前，有機(jī)固液PCMs(如石蠟、脂肪酸)因其穩(wěn)定的理化性質(zhì)、低腐蝕性和天然成本優(yōu)勢(shì)而備受關(guān)注
來源 | Small
01
背景介紹
電池是可再生能源生態(tài)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最關(guān)鍵的儲(chǔ)能單元。不斷提高能量密度和充電速率的情況下，在一定程度上給電池帶來了動(dòng)力的同時(shí)，也帶來了安全問題，降低了電池的使用可靠性。熱失控是導(dǎo)致電池安全問題的主要因素之一。通常源于充放電過程中嚴(yán)重的熱量積累，劇烈的熱量產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致鋰電池功能異常甚至爆炸。因此，能夠提供良好的耐熱和機(jī)械性能的先進(jìn)材料對(duì)于可靠的電池安全管理非常重要
廣義 (Generalized) Maxwell模型
針對(duì)固化階段的Generalized Maxwell模型是由數(shù)個(gè)Maxwell元素以并聯(lián)方式組成，其在特定溫度下的模數(shù)與松弛行為可以表示為一時(shí)間的函數(shù)：
其中G∞為最終松弛模數(shù)；Gi 與ηi 是第 i 項(xiàng)Maxwell的彈性系數(shù)與黏度而松弛時(shí)間則表示為：
Moldex3D 固態(tài)時(shí)的黏彈模型表示
來源 | Small
01
背景介紹
相變材料具有儲(chǔ)存和釋放潛熱的功能，在熱管理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)的相變材料只能一次性釋放完畢所有存儲(chǔ)的能量，而不能像電化學(xué)電池一樣能夠按需啟動(dòng)和停止能量釋放能量，從而造成了極大的不方便和能源浪費(fèi)。在這種情況下，迫切需要能夠按需啟動(dòng)和停止能量釋放的間歇性放熱相變材料
來源 | Journal of Energy Storage
原文 | https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108566
01
背景介紹
為實(shí)現(xiàn)我國2030年二氧化碳排放達(dá)峰和2060年碳中和的目標(biāo)，包括電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在內(nèi)的可再生能源汽車近年來得到快速發(fā)展
具有高焓值的有機(jī)相變材料（PCM）是理想的儲(chǔ)熱和放熱材料，有望促進(jìn)熱能利用，緩解能源短缺問題。然而，普通有機(jī)相變材料固有的吸光性差、導(dǎo)熱性差、形狀穩(wěn)定性弱等缺點(diǎn)嚴(yán)重制約了太陽能的吸收、轉(zhuǎn)化和利用。近日，北京化工大學(xué)李曉鋒教授、于中振教授團(tuán)隊(duì)通過在 2800 °C 下進(jìn)行單向冷凍、凍干、碳化和石墨化，首次設(shè)計(jì)出了由預(yù)氧化聚丙烯腈（OPAN）/氧化石墨烯（GO
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
隨著工業(yè)的發(fā)展，節(jié)能減排的要求越來越高。在所有可能的探索中，熱能存儲(chǔ)（TES）為緩解能源供需失衡提供了一種充分且便捷的方式。因此，TES越來越受到人們的關(guān)注。相變材料 (PCM) 是 TES 的重要候選材料，因?yàn)樗谙嘧冞^程中具有高潛熱和窄的溫度波動(dòng)
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
解決世界能源問題和減緩全球變暖需要?jiǎng)?chuàng)新的傳熱技術(shù)。通過利用傳熱領(lǐng)域的最新進(jìn)展，可以開發(fā)出提高能源效率、高效利用清潔能源、減少環(huán)境污染和碳排放的創(chuàng)新解決方案。
新型傳熱技術(shù)的開發(fā)和實(shí)施對(duì)于應(yīng)對(duì)全球能源和環(huán)境挑戰(zhàn)以及確保電子元件的可靠運(yùn)行至關(guān)重要
