无机建筑保温材料范文第1篇
【关键词】无机非金属材料;民用建筑;应用
1 无机非金属材料的分类及优点
1.1 材料分类
不同性质的材料在运用当中，必须要根据其不同的特性来进行选择和施工，而对于无机非金属材料本身来说，又有几个不同的种类，主要有半导体材料，晶体材料，硅酸盐材料以及精细陶瓷材料等。这几种材料，由于其自身结构种类的不同，特性也随之不同，首先是半导体材料，半导体材料具体又有掺杂半导体，缺陷半导体以及元素半导体。半导体的电阻值，一般情况下在室温内能够保持在绝缘体及导体之间，半导体现阶段已经在计算机技术，新能源领域，网络领域等方面都取得了非常广泛的应用，第2种便是晶体材料，晶体材料在接收到一定程度的电子以及电离子，等能量的时候会发出强度不一的荧光，第3种便是硅酸盐材料，硅酸盐材料根据其来源可以分为工业硅砂岩以及天然硅酸盐，硅砂原材料在整个无机非金属材料组成当中占据着非常大的比例，同时由于硅酸盐材料自身有比较好的抗腐蚀性，在工业生产方面已经有了非常好的利用，在建筑施工上，现阶段主要有水泥玻璃等不同的硅酸盐材料，一般情况下陶瓷材料属于硅酸盐材料的一种，但是精细陶瓷材料又不同于传统的陶瓷材料，所以在这里应当将其另外分出来成为一个无机非金属材料的种类，精细陶瓷材料的微观结构相对于普通的陶瓷更加稳定，所以在运用的当中，能够保证建筑整体结构的稳定。
1.2 材料优点
无机非金属材料之所以很快的在民用建筑方面得到了一個比较广泛的应用，其材料自身的一些优点，是非常重要的因素，无机非金属材料，由于行程的原因相对于金属材料以及有机材料，有着更强的整体性，第二便是对于组成无机材料本身的元素来看，其自身的物理特性及化学特性都比较稳定，这也就是说运用到民用建筑方面之后能够，表现出更好的抗风化性以及抗老化。最后就是无机非金属材料自身结构紧密，所以其防水性能也比较高，在长时间的使用当中，能够有效防止雨水渗漏到房屋内部，同时依靠其比较强的防腐蚀性，能够有效的抵抗一般情况下的生物侵害。
2 无机非金属材料在民用建筑中的应用
2.1 在墙体砌筑上的应用
在民用建筑的墙体砌筑上，需要使用大量的砌块。而利用无机非金属材料制造而成的砌块包含混凝土小型空心砌块、加气混凝土砌块和陶粒混凝土砌块，都在一定程度上得到了应用。混凝土小型空心砌块是利用石头、水泥和砂等混凝土材料制作而成，具有25%-50%的空心率。在多层和高层民用住宅建设中，该种材料得到了广泛应用。近年来，该种新型墙体材料产量每年将以15%的速度增加。在墙体砌筑上使用该材料，能够提高施工效率，并且获得平整度较好的墙面。此外，该种材料具有较高的强度，但是本身重量较强，所以能够使砌筑的墙面具有良好的抗震性和耐热性。就目前来看，该种材料主要用于砌筑非承重墙。而随着砌块强度等级的提升，其也能够在多层建筑的承重墙上得到应用。由于国内拥有丰富的天然轻集料资源，所以该种材料的生产成本较低，对环境污染也较少，能够给民用建筑建设带来一定的效益。但是，该种砌块也具有易破损、变形和不便刊削等问题。一旦没能得到较好的处理，就会出现开裂问题，从而导致墙体出现漏水等问题。作为新型墙体建筑材料，加气混凝土砌块具有良好的防火性能和保温隔热性能，具有轻质多孔的特点，可以进行轻易砍削。相较于混凝土砌块，该种砌块的重量较轻，重量仅能达到混凝土砌块的1/5，干密度为500-700kg/m?。使用该材料进行建筑的建设，能够使建筑重量有效减少。由于材料的导热系数为0.11-0.18W/m*k，仅能达到混凝土的1/6，所以其具有较好的保温隔热性能。建设200mm厚的墙体，就能够达到490mm厚粘土砖墙的保温效果，因此能够使建筑墙体厚度得到降低，继而使建筑的有效使用面积得到增加。所以，使用该材料进行民用建筑的砌筑，能够降低工程造价，并且提供施工效率。而该材料具有良好抗震性能和较高的强度，可以为建筑建设提供一定的安全保障。同时，该材料具有较好的可加工性和适应性，并且拥有良好隔音性能。此外，该材料还具有较好的耐高温性。在600℃以下时，该材料的抗压强度将随着温度升高而提升，所以其防火性能能够达到一级防火标准。
2.2 在建筑保温上的应用
在建筑保温上，无机非金属材料也得到了广泛应用。就目前来看，大多数无机非金属材料都被应用在建筑围护结构和外表面保温上，能够使建筑的保温性能得到提升。而在建筑保温上主要得到应用的材料包含岩棉、硅藻土和玻璃泡沫等，不同的材料有着不同的性能。其中，岩棉是絮状纤维材料，由人造轻质硅酸盐制成，具有稳定的化学性，并且质地松软。该种材料的耐酸碱性较好，利用其进行建筑表面的包裹，不仅能够使建筑的保温性得到保证，还能够避免建筑物受到大气环境中各种物质的腐蚀。而硅藻土为一种生物化学沉积岩，由硅藻的硅质细胞壁组成，具有多孔轻质的特点。该材料具有良好的吸水性，并且不溶于酸碱等物质。在建筑工程中，其能够作为绝热材料和隔声材料使用。而玻璃泡沫为封闭式气泡材料，具有导热系数小、不霉变、机械性能强、耐化学腐蚀和吸水率小等优点。该材料不仅能够在较大温度范围内使用，还具有较好的装饰功能，因此在民用建筑建设中得到了应用。
结语
对于民用建筑市场，无机非金属材料的应用已经无法取代，它们性能优良、成本低廉，极大的推动了民用建筑市场的发展。未来，科技的进步必将会使更多新材料进入市场，服务群众，在做好研发工作的同时，也要重点关注材料的普及和推广。
参考文献
[1]丁希玥.无机非金属材料工程中的人才培养模式发展研究[J].建材发展导向，2019，017(005)：126.
[2]刘刚.无机非金属材料的研制及性能表征探析[J].中国战略新兴产业(理论版)，2019，000(012)：1-1.
无机建筑保温材料范文第2篇
机械力化学异军突起, 引起了一些西方国家的研究热潮。近年来, 机械力化学原理在机械合金、矿物加工 (特别是在从矿物或废弃物中提取有价物) 、材料合成与制备、纳米粉体制备等方面的应用有了较大的进展。本文在机械力化学效应分析的基础上, 对近年来机械力化学在无机材料制备中的应用进行了综述, 并进行了展望。
2 机械力化学效应
机械力化学效应是通过对物质施加机械力而引起物质发生结构及物理化学性质变化的过程。在机械力的不断作用下, 起始阶段主要是物质颗粒尺寸的减小和比表面积的增大, 但是达到一定程度后, 由于小颗粒的聚集而出现粉磨平衡, 但并不意味着粉磨过程中粉体的性质不变, 事实上它会发生诸多的机械力化学效应。
2.1 晶格畸变和颗粒非晶化机械冲击力、剪切力、压力等都会使得晶体颗粒发生形变
在某个实验中获得的氧化铝的微观应变与晶粒尺寸之间的关系呈反比关系。也就是说, 如果晶粒尺寸变小, 那么微观应变就会相反变大。塑性变形是位错的增加和变化。当这种变化发生时, 颗粒的机械能会降低, 但位错处的能量会增加并且会自动存储。因此, 将会有机械化学活性位点, 这将增加材料的化学反应性。如果机械力的影响强度增加, 则晶体颗粒表面的结构由于外力的干涉而产生非晶层, 然后逐渐使颗粒完全非晶化。当晶体磨蚀到非晶时, 晶体内部储存的能量将比仅由位错储存的能量大得多。一旦非晶形成完成, 矿物颗粒的溶解度, 密度, 离子交换容量等将与以前不同。
2.2 晶体结构变化
机械力化学能够使得那些矿物的内部结构是层状的发生晶体机构变化。比如滑石被压碎, 其晶体结构当中, Si原子上存在有4个O配位形成四面体, 镁原子上存在有四个O配位, 两个氢氧根配位组成的八面体, 一个八面体与两个四面体交叉组成一个平板的结构单元, 两个层是运用范德华力来连接在一起。运用行星磨干法压碎, Mg-O原子间配位数粉碎前为六, 一小时过后就是4.6, 四小时过后就是3.9。晶体结构转为无定形化, 能够增强了它的活性强度, 结合其他物料就能够发生机械力化学反应。通过对高岭土干粉磨当中的机械力化学波动的调查发现:在此阶段, 其晶格会转为无序化, 并产生脱羟基反应, 其表面的相关构造也会引起变化。
2.3 同质异构形物质的变化
物质产生同质异构变化很大程度上受机械力化学的影响。比如磨Ca CO3, 由结晶形碳酸钙 (方解石, 六方晶系) 成为无定形的, 在含有水的条件下, 就会又成为结晶形 (文石、斜方晶系) 。如果在行星磨内粉磨二水石膏和滑石的混合物, 那么两个小时之后就会发现二水石膏经过反应成为了半水石膏。还有就是锐钛矿型的二氧化钛变成金红石型二氧化钛, 他也能够在处于粉磨和低温的条件下发生反应。把没有有细磨过的与磨了96小时的锐钛化矿做比较, 能够清晰的发现它的相变温度降低了许多, 从ll00摄氏度变成了750摄氏度。从上面的各个例子与分析当中能够发现机械化学对物质晶型转变的作用是非常大的。
3 机械力化学的应用
硅钙石 (Afwi IIite) 和雪硅钙石 (Tobermorite) 这两种材料都有密度小, 隔热性能优良与阻燃的优点。以前制作它的方法就是水热合成法, 在现在的建筑工程项目当中也运用的相当多。硅钙石 (Afwi IIite) 的制作, 在常温下, Guomin MI等在行星磨内将氢氧化钙和硅胶压碎使之成为混合物, Ca/Si摩尔比为l.5, 水灰比大概在23-30%之间, 时长为两个小时, 最后就已完成。硅酸盐水泥当中的组成成分含有硅酸二钙。
4 问题与展望
4.1 机械力化学的理论
机械力化学所运用的理论知识所跨的领域特别广, 比如说表面化学、应用化学、固体力学、矿物加工和粉体科学等等, 在这方面的探索, 我们国家的主要注重于其结构变化还有相关的实际投入运用, 由于这门学科是最近几年才开启的, 所以很多的理论知识都没有做一个完整的整理, 故对许多的事情也不能够详细的解释清楚, 如机械力化学的表征、机械力化学是由机械冲击造成的又或是由研磨造成的, 这都不能完全确定, 还需要再次进行研究与探讨。
4.2 关于机械力化学的设备
机械力化学时所处在的环境是高速研磨、冲击的情况下的, 因此, 这就会需要研磨筒体还有其介质的耐磨性能一定要非常高;如今运用最多的相关装置就是行星磨、振动磨、搅拌磨等磨机, 他们的优点都是冲击比较大而且研磨效果优异, 但是由于现在科技的发展猛迅, 故现在迫切需要研发出更先进的仪器设备还有耐磨材料, 来为研究机械力化学提供良好的条件。
4.3 机械力化学应用研究
现在, 机械理化学所运用的领域越来越广, 虽然国家对机械力化学的研究力度逐渐增强, 但是所取得的成效并不大, 对于它的探索, 仍需要继续, 尽量做到能够运用到更多行业当中, 比如机械力化学在水泥和混凝土制备当中的运用;如何使用机械力化学, 达到可以热化学反应;利用机械力效应增强材料的性能等。
5 结语
当前, 无机材料机械力化学在实际当中的投入应用相比于之前已经取得了巨大的进步, 比如说在机械合金、矿物加工 (尤其是其中提取可利用物质) 、材料合成与制备、纳米粉体制备等的运用。
摘要：随着科学技术的进步, 我们国家在化学方面研究与探索也逐渐重视起来, 当中对于机械力化学的探索所获得的成果也是相当大的。所以这篇文章主要就关于机械力化学在对粉体和一些硅酸盐材料还有在特种陶瓷中的运用展开讨论, 并做一个简单的介绍。
关键词：机械力化学,无机材料,机械活性,超细粉碎
参考文献
[1] 许红娅, 王芬, 解宇星.机械力化学法合成无机材料的研究进展[J].化工新型材料, 2009, 37 (06) :7-8+27.
[2] 荣华伟, 方莹.机械力化学研究进展[J].广东化工, 2006 (10) :33-36.
[3] 杨华明, 欧阳静, 张科, 史蓉蓉, 张向超.机械化学合成纳米材料的研究进展[J].化工进展, 2005 (03) :239-244.
无机建筑保温材料范文第3篇
1 实验课程教学现状分析
我校无机非金属材料工程专业《无机材料化学实验》课程已经开设了四年, 其结合学校实践教学经验和本专业特色, 汲取外校实验教学成果, 该课程建设发展很快。但是, 由于专业基础比较薄弱, 教学资源有限, 该实验课程目前还存在一些问题, 亟待进行深入的教学改革和实践。
1.1 实验课时数少, 教学内容陈旧
本专业无机材料化学实验教学大纲共设置实验项目14个, 其中必开实验8个 (28课时) , 选开实验6个 (32课时) ;10个实验以验证为主, 2个基本实验, 1个综合性实验, 1个设计实验。现行本科培养计划中本实验课课时数为30学时, 由于课时很少, 故只开设8个必开实验。必开实验中有2个基本实验, 其余为验证性实验, 导致部分学生误认为实验教学的作用只限于验证化学知识和理论, 不注重创新精神和实践能力的培养。虽然实验教学内容适当进行了逐年级更新, 但总的来说教学内容陈旧, 难以很好的结合专业特色, 灵活运用无机材料化学理论知识, 培养实践创新能力。
1.2 分组人数多, 仪器设备数量有限
课程教学安排总学时少, 学生分批人数过多, 两名实验教学人员需要同时指导30~45名学生实验;同时, 实验仪器设备数量受限, 2~3名同学共同操作一套设备, 导致学生缺乏主观能动性, 不能充分培养他们的独立操作能力和探索求知精神, 教学效果不佳。
1.3 实验教学研究不足
无机材料化学实验教学拥有6名实验教学人员, 但是由于高校教师教学科研工作量繁重和职称评定的周期性, 使教师的主要精力集中在理论教学、实验中心分析测试工作和各自的科学研究工作, 缺乏对实验教学内容和教学方法的深入研究和改革, 使实验教学质量得不到提高;另外, 实验理论课主讲教师和实验教学人员之间的分离, 使实验教学与理论教学内容的统一和贯通得不到很好的落实, 使学生的实验水平不高, 实践动手能力和实验创新能力受到大大限制。同时, 实验内容不完善, 需要加快反应本校无机非金属材料专业特点的立体化实验教材建设步伐;需要加强对青年教师的培养, 促进教学水平的整体提高。
1.4 实验室缺乏环保和安全措施
实验室缺乏环保意识和安全措施, 学生对于实验过程中产生的废水、废气和有毒废物随意丢弃。实验室除通风橱外尚没有配备合适的排放系统, 难以保证检测工作质量和工作人员健康不受影响或损害。实验室缺少紧急处理意外伤害的急救药箱, 没有应对紧急情况的条件。
1.5 教学及考核方式单一
现行的实验教学主要采用传统的口头讲解和操作演示的方式, 教学手段单一。考核方式是以所有实验必开项目结束后的一次综合设计性实验操作考试占60%, 平时成绩占40%, 包括平时实验操作和完成实验报告情况各占20%。由于所有上述过程皆同时由2~3名学生协作完成, 故很难反映个体的真实水平;实验结果的准确性对考核结果影响很大而实验过程容易被忽视;加上考核工作的主观性强, 每个实验教学人员的衡量标准存在差异, 导致考核上的失真。
由此可见, 《无机材料化学实验》课程亟待进行深入的教学改革和实践探索, 才能更好的发挥课程设置的意义, 培养出综合水平高, 创新能力强的材料类专门人才。
2 构建《无机材料化学实验》教学新体系的举措
为了探索一条《无机材料化学实验》课程实践教学的新途径, 提高实验教学水平, 达到“理论基础扎实、知识面广泛、创新意识和创新能力强、综合素质高”的培养质量;充分发挥学校办学特色、学科特色和优势, 有效利用教学资源和教师资源, 深化专业意识;进一步紧密结合材料学科和化学学科培养出具有较深化学理论根底的无机非金属材料工程专门人才, 教学革新势在必行。
2.1 整合实验教学内容, 扩大实验项目选题
更新实验教学大纲, 应避免实验内容多为验证性实验, 需开设综合性实验和设计研究型实验。应紧跟新型能源、交通和建筑材料发展的前沿, 注重发挥学科特色和优势, 鼓励科研一线的中青年教师将自己的科研成果转化为实验教学的选题, 不断扩大试验项目选题所涵盖的范围, 深化专业意识, 并为学生进行毕业论文的选题打下一定基础。学生可自行设计实验方案, 预约实验。实验教学人员应当不断思考改进实验方案, 更新实验教学内容, 提高实验教学水平。
2.2 引入先进的分析测试仪器, 强化学生动手能力
随着科学技术的快速发展, 现代无机材料分析测试手段日益先进。实验课程应结合本实验中心仪器设备情况, 引入部分仪器分析实验内容。如可以充分利用本专业实践教学中心仅用于科研工作的硅酸盐成分快速分析仪、扫描探针显微镜、电池测试系统、电化学工作站、离心式沥青抽提仪和建筑涂料耐洗刷仪等仪器, 补充开设有我校无机非金属材料工程专业跨新型能源、交通和建筑材料行业特色的实验内容。
针对学生分组人员多的现状, 实验教学人员可进一步优化实验设计, 精简实验准备过程中的繁琐环节, 提高实验效率, 增加分组数, 增加学生独立思考和动力操作的机会, 进一步强化学生的实验动手能力。鼓励低年级学生在课余时间进入实验室自行验证理论知识和设计实验内容;并可建立研究生助教工程, 充分发挥研究生专业综合能力较强的有利资源, 有利于本科学生提前了解本专业科学研究的前沿发展动态。
2.3 建设一支高素质的实验教学队伍
实验教学中以教师为主导, 教学人员重任在肩。学生从教师身上学到的不仅仅是科学知识, 而且还需要学到追求科学真理的孜孜不倦的精神。因此, 需要建设一支学历、职称、年龄结构上合理的、具有一定人数和较高业务水平和素质的完整的实验教学梯队。实验教学人员应不断进行自我学习和提高, 实验教学团队在每一次实验项目之前应组织集体讨论, 并由经验丰富的老教师示范讲课, 整合教学资源, 丰富课程教学, 不断增长实验教学经验, 建设一支高学术水平和高敬业精神的教学团队;积极调动学生的课堂热情和创新意识, 使实践教学从传统的“以教师为主”转变为“以学生为主体、以教师为主导”的教学模式。
2.4 开设绿色实验, 培养环保节约意识
高等学校实验室废弃物排放问题是环境保护工作的一个重要环节。实验教学过程始终将绿色环保和人身安全意识放在首要位置开设绿色实验, 减少环境污染, 培养节约意识实行绿色化学教育。同时, 不断完善实验教学人员的岗位职责, 制定实验室的各项规章制度、耗材管理办法、仪器的操作规程和养护制度, 使实验教学人员和学生有章可循。实验室应配备紧急处理意外伤害的急救药箱:如消毒液、清洗液、洗眼杯、烫伤膏、包扎用品等, 放于固定位置, 便于使用, 并定期更新。
2.5 完善实验教学考核方式, 激发学习兴趣和创新意识
采用多种教学方法, 完善实验教学考核方式, 将课堂讨论情况、科学实验研究态度、独立动手操作技巧 (40%) 和期末综合性或设计性实验考试 (20%) 与实验报告 (40%) , 预报和结报) 完成情况结合, 综合考虑学生实验课程成绩调动学生的学习兴趣和积极性, 激发学生的创新意识, 真正提高学生的实验研究能力, 达到实验教学目的, 提高教学效果。
3 结语
无机材料化学是材料科学的重要分支之一, 也是一门蓬勃发展的交叉型应用基础学科。从教学实践出发, 结合我校办学特色, 不断完善无机材料化学实验课程教学体系, 增强材料类专业本科生的工程实践创新能力, 培养优秀的应用型高级专门人才, 必将对21世纪新材料的发展具有深远的意义。
摘要：《无机材料化学实验》是无机非金属材料工程专业重要的基础实验教学课程之一, 对提高学生在无机非金属材料工程实践中运用化学知识发现、分析和解决问题的能力、培养实践创新精神起着至关重要的作用。本文从实际出发, 分析了实验课程教学现状, 提出了构建课程教学新体系的革新举措。根据专业特色, 整合教学内容, 强化学生动手能力, 激发科学创新精神, 进行绿色化学教育, 不断提高教学效果。
关键词：无机材料化学实验,教学改革,实验教学
参考文献
[1] 关路贵, 刘淑萍, 尹云.高等学校实验室环保安全工作探讨[J].实验技术与管理, 2006, 23 (9) :130～133.
无机建筑保温材料范文第4篇
本文以二灰碎石稳定碎石稳定材料为例, 介绍配合比的组成设计过程。设计道路等级:二级公路 (重交通, 7d龄期无侧限抗压强度标准Rd≥0.8MPa) 。设计步骤: (1) 选择级配范围 (2) 确定结合料类型及掺配比例 (3) 验证混合料的相关设计和施工规范要求
1.1配合比设计依据
(1) JTJ F20-2015《公路路面基层施工技术细则》 (2) 设计要求
1.2原材料来源
(1) 该工程生石灰产自茅村, 检测结果为;
有效氧化钙加氧化镁含量 (%) :80.21;未消化残渣含量 (%) :2.1;氧化镁含量 (%) :9.08。
(2) 粉煤灰产自茅村电厂, 检测结果为:
Si O2、Al2O3和Fe2O3总含量 (%) :80.2;烧失量 (%) :5.64;比表面积:3940;0.3mm筛孔通过率 (%) :100.00;0.075mm筛孔通过率 (%) :96.08。
(3) 粗、细集料产自茅村, 碎石A (10~30mm) 、碎石B (10~15mm) 、碎石C (5~10mm) 及石屑D (0~5mm) 。试验结果详见下表1。
1.3配合比设计过程
(1) 集料配合比设计计算
根据各集料的筛分结果, 利用计算机电子表格试配法, 拟合出各种集料最接近级配要求的掺配比例。级配曲线图见图1, 级配筛分及计算见表2。
按照设计依据及结合本地经验, 选择技术经济合理的集料配合比进行混合料的合成级配:碎石A:碎石B:碎石C:石屑D=38:28:12:22 (质量比) 。
(2) 击实试验和强度试验
二灰碎石稳定材料分别按照不同的掺配比例 (见表6) 进行重型击实试验, 按集料比例称量各种原材用量, 按占试料4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%的含水率计算需加水量, 确定其最大干密度和最佳含水量, 根据相应配比的击实试验结果, 按照压实度97%的设计值进行静力压实法制作φ150mm×150mm的圆柱体标准无侧限抗压强度试件, 养护7d后试验结果见表3。
(3) 设计结论
根据试验结果, 推荐水石灰:粉煤灰:碎石=6:12:82 (质量比) , 集料比例为碎石A:碎石B:碎石C:石屑D=38:28:12:22 (质量比) , 最大干密度2060g/cm3, 最佳含水量6.9%。
摘要：无机结合料材料 (水泥、石灰、粉煤灰等) 路面基层具有强度高、稳定性好、抗冻性强、造价低廉的特点。设计无机结合料稳定材料的组成时, 应确保原材料以及混合料的力学性能及路用性能满足设计和施工要求。
关键词：无机结合料,配合比,组成设计
参考文献
无机建筑保温材料范文第5篇
1 太阳能蓄热材料简介
按蓄热方式划分, 蓄热材料一般可分为:显热型、潜热型和化学反应型3大类[3]。显热式蓄热材料具有性能稳定、价格便宜等优点, 但其蓄能密度低, 蓄热装置体积庞大;潜热式蓄热材料虽然存在着高温腐蚀、价格较高等问题, 但其蓄热密度高, 蓄热装置结构紧凑, 而且吸热—放热过程近似等温, 易于运行控制和管理[4]。化学反应型蓄热材料是利用可逆化学反应通过热能和化学能的转换进行蓄热的, 能量密度高, 但技术复杂, 投资高, 目前尚处于实验研究阶段。
在这3大类蓄热材料中, 潜热型最具有发展前途, 也是目前应用最多和最重要的蓄热方式[5]。其原理是利用蓄热材料在发生相变时吸热或放热的现象, 用来进行热能储存和温度控制。高温相变蓄热材料主要包括单纯盐, 金属与合金, 碱, 混合盐, 氧化物五类[6]。但高温腐蚀问题制约了它的快速发展。
2 多孔陶瓷基复合相变蓄热材料的原理
理想蓄热材料应符合以下几个条件[7]。
(1) 相变温度要和循环的最高温度相适应, 一般高出30℃～50℃, 以保证介质在进入工作机前有一个基本稳定且满足要求的进口温度。 (2) 有较大的相变潜热和密度, 以减少PCM的质量和体积, 同时也可减少结构件质量。 (3) 较小的相变时的密度变化及液体的体积膨胀率, 较高的热导率和液相比热。这些参数将影响PCM容器的最高温度、温度梯度、热应力、吸热器的尺寸和质量等。 (4) 长期稳定性, 低蒸汽压以及和容器材料的相容性等。
多孔陶瓷是以刚玉砂、碳化硅、堇青石等优质原料为主料, 经过成型和特殊高温烧结工艺制备的一种具有开孔孔径、高开口气孔率的一种多孔性陶瓷材料, 具有比表面积大、耐高温、耐腐蚀等优良特性。
无机盐/陶瓷基复合储能材料 (Salt/ceramic-CESM) 的概念是20世纪80年代末提出的, 已经成为高温储能材料的研究方向之一[8]。这类材料主要由两部分组成[9]:一是工作物质 (相变材料PCM) , 一般选择潜热大、蒸气压低的碱金属和碱土金属的碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐及它们的混合物, 利用它们的相变潜热进行蓄热和放热;二是基质 (载体) , 能保持材料的不流动性和可加工性, 在无机盐 (工作物质) 发生相变前后, 其性能稳定且保持整体材料原有的形状, 可供选择的载体主要有MgO、Al2O3、SiC、SiO2等陶瓷类材料。
这种材料既利用了无机盐蓄热材料储能密度大以及陶瓷显然蓄热稳定的优点, 又分别克服了二者腐蚀严重和储能密度低的缺点, 具有快速放热和快速吸热、吸热量大、直接换热、保持固定形状等特性, 具有巨大的应用价值。
3 研究进展
无机盐/陶瓷基复合相变储能材料的研究从概念产生到现在, 已经取得了明显的进展。目前, 国内外研究比较多的材料有Na2SO4/SiO2、Na2CO3-BaCO3/MgO和NaNO3/MgO等[8], 其典型热物理性能见表1。
张兴雪, 王华等[10], 采用粉末烧结工艺将相变材料Na2CO3和基体材料MgO进行复合, 制成一种新型高温复合相变蓄热材料。通过XRD和TGDTA分析, 结果表明:由Na2CO3/MgO构成的复合相变蓄热材料具有良好的化学相容性, 在845℃时出现吸热峰, 制备成的蓄热材料具有蓄热密度高的特点, 能够实现高温蓄热。
吴剑锋等[11], 利用熔融浸渗工艺将相变材料NaCl与SiC泡沫陶瓷复合, 成功制备了一种高温复合相变蓄热材料, 对样品进行了XRD、SEM、TG-DTA测试分析后发现:SiC与NaCl具有良好的化学相容性, 且具有较高的蓄热密度, 可以很好的实现高温蓄热。
王永军与王胜林[12], 采用粉末烧结工艺制备复合相变蓄热材料Na2SO4/MgO, 并对制备过程工艺参数进行初步研究;通过化学热力学分析、SEM-EDS、TG-DTA检测后发现, 这种新型复合材料兼备了固相显热蓄热材料和相变蓄热材料两者的长处, 具备了快速蓄热、快速放热及蓄热密度高的性能。
4 需要解决的问题
总体来说, 目前无机盐/多孔陶瓷基复合相变蓄热材料还处于初步研究阶段, 相关论文与报道还不是很多。目前存在的问题主要体现在研究广度与制备工艺上。
在研究广度上, 目前仍主要集中在上述的几种复合形式, 没有大量的新的复合方式的研究报道。且对同种形式不同配比的研究也还不够深入, 基本上只是研究了其中几个配比。
目前无机盐/陶瓷基复合储能材料的制备方法主要有两种:混合烧结法和熔融浸渗法[13]。这两种方法仍存在着许多有待改进之处。对于前者, 烧结温度与无机盐在复合材料中的含量存在矛盾, 复合材料的致密性和机械强度偏低, 盐类大多数具有较强的吸湿性易出现冒霜现象, 复合材料相对密度偏低而传热性能降低, 烧结过程中存在, 机理尚待研究的液相烧结[14]。对于后者, 关键在于多微孔结构陶瓷的制备和无机盐熔融渗人陶瓷体工艺的实现[13], 此种工艺未见有详细工艺流程的报道, 应该还处于开始阶段, 还需要相当一段时间才可能达到技术成熟的程度。
5 前景展望
无机盐/多孔陶瓷基复合相变蓄热材料, 充分利用了无机盐潜热蓄热和陶瓷显热蓄热的优点, 又克服了二者的不足, 在提高太阳能热发电效率方面具有重要的作用。随着研究范围的不断扩大, 将会发现更多的符合要求的材料组合形式;随着深度的拓展, 将对已有和新发现的复合材料有更深入的了解, 找到各种情况下最合适的配比, 提高能源利用率。同时, 随着制备工艺的进步, 目前存在的一些问题也将逐步得到解决, 无疑将进一步提高材料的性能。
相信在不远的未来, 无机盐/多孔陶瓷基复合相变蓄热材料在太阳能热利用中将发挥巨大的作用, 使人类更加高效的利用太阳能, 在解决目前的能源危机中扮演重要角色。
摘要：对太阳能蓄热材料进行了简要介绍, 重点介绍了无机盐/多孔陶瓷基高温相变蓄热材料组成和工作原理以及目前相关工作的研究进展, 指出了现阶段存在的问题, 并对未来的发展与前景进行了展望。
关键词：无机盐/多孔陶瓷基,高温相变蓄热,太阳能
参考文献
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无机建筑保温材料范文第6篇
1 碱性条件下有机-无机杂化微孔分子筛材料的合成研究
能否完全地去除有机模板剂,直接决定了能否成功地合成有机-无机杂化微孔材料。本文以几种不需要有机模板剂的材料如A沸石、Y沸石和丝光沸石为例,采用1,4-二(三乙氧基硅基)苯和一定比例的无机硅作为混合硅源,研究了有机-无机杂化微孔沸石类分子筛的合成。
1.1 实验材料
浓度为百分之三十六点四的盐酸、硅溶胶、正硅酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷、偏铝酸钠、去离子水、1,4-二(三乙氧基硅基)苯。
1.2 A沸石的合成研究
将硅源以1:1的比例混合,先在混合硅源中加入一半的氢氧化钠创造碱性条件,然后将溶液放置在室温条件下水解七天左右,按照传统的A沸石配比加入其它材料,在70摄氏度左右持续搅拌,直到溶液呈胶状,将搅拌后的溶液装入不锈钢高压釜中,令其晶化,如果长时间不发生晶化,尝试提高反应温度,反应停止后,对产物进行过滤,对过滤得到的固体产物进行去离子水洗涤,在100到120摄氏度的干燥环境下放置12小时。
1.3 Y沸石的合成研究
和上述合成步骤相似,采用不同比例的混合硅源,利用传统的Y沸石配比进行投料,由于Y沸石的成胶碱度比A沸石的低,因此要一次性加入所有的材料,在室温下搅拌七天左右,在有机硅充分水解之后,对产物加热至胶状,将产物装入高压釜中,令其晶化,在材料停止晶化后,对产物进行过滤,并对过滤后的固体产物进行去离子水洗涤,在100到120摄氏度的干燥环境下放置12小时。
1.4 丝光沸石的合成研究
在丝光沸石的合成中,同样需要一次性投入所有的材料,将不同比例的无机硅和有机硅混合作为硅源,在水解的过程中利用超声波对反应容器进行震荡,以便于产物的进一步水解。三天后对产物进行加热,去除其中的水份,将剩余产物装入高压釜,在140到170摄氏度的温度下进行晶化反应,晶化停止后对产物进行过滤,利用去离子水洗涤过滤产物,在100到120摄氏度的干燥环境下放置12小时。
2 近中性条件下有机-无机杂化微孔磷酸硅铝分子筛的合成研究
2.1 杂化分子筛-Ph-SAPO-5的合成研究
向容量为100毫升的烧杯中加入适量的去离子水、BETB和三乙胺,注意三乙胺的用量为总量的一半,搅拌一段时间后,对溶液进行超声波震荡处理,从而加快有机硅的水解,然后将反应物置于室温条件下搅拌12小时,加热除去乙醇,将数量确定的拟薄水铝石加入稀释完成的磷酸水溶液中,在此过程中要持续对溶液进行搅拌,两到三小时后与水解好的硅源混合,继续搅拌两个小时左右,加入剩下的TEA,在60摄氏度的温度下搅拌至胶状,将产物装入到高压釜中,在150到180摄氏度的温度下进行晶化反应36到96个小时,反应完成后对产物进行过滤处理,并用去离子水洗涤,在100到120摄氏度的环境下进行干燥处理,即可得到分子筛材料。
2.2 杂化分子筛-Ph-SAPO-11的合成研究
和SAPO-11的合成方法基本相同,只是将模板剂更换为了二正丙胺,晶化温度改为了180摄氏度。
3 新型有机-无机杂化微孔分子筛合成材料的表征分析
本文以-Ph-SAPO-5和-Ph-SAPO-11为例,对新型有机-无机杂化微孔分子筛的表征进行了分析。
3.1 XRD和TEM表征
笔者对这两种材料进行粉末XRD表征之后,发现了这两种材料和同类的无机材料相比,具有相同的衍射峰,这表明两种材料均为晶化完全的纯相。而对两种材料进行TEM表征之后,发现两种材料的组成成分均为不规则的晶体颗粒,材料呈絮状。由此我们可以得出结论,这两种材料为AFI和AEL结构的晶体,无定形杂项的含量极少。
3.2 TGA和XRF表征
在对两种材料进行热处理之后,发现两种材料的初步失重量在百分之五左右,温度达到1100摄氏度时,-Ph-SAPO-5失重量为百分之二十四,-Ph-SAPO-11失重量为百分之十七,而其他无机材料的失重量则在百分之十三左右,很明显可以看出,杂化材料的失重量较多。而在成分分析中,笔者发现两种材料的硅含量都很高,并且已经超出了反应前的硅含量,这可能是由于在萃取模板剂的过程中,丢失了部分磷铝所造成的。
4 结语
本文对有机-无机杂化微孔分子筛合成材料进行了深入的分析,并对这种材料的合成方式以及表征进行了详细的研究,尝试了碱性环境下杂化沸石的合成以及中性环境下SAPO分子筛的合成,笔者会在今后的研究中进一步对SAPO材料的合成进行优化和改进。
摘要：作为一种新型的杂化材料,有机-无机杂化微孔分子筛材料可以很好地将有机功能团引入到无机分子筛中,并且拥有极高的水热稳定性和化学修饰性,因此引起了科学家的广泛关注。本文对新型有机-无机杂化微孔分子筛材料的合成与表征进行了深入的分析,希望能对微分子筛材料的进一步发展起到一定的促进作用。
关键词：新型有机-无机杂化微孔分子筛材料,合成,表征,分析
参考文献
[1] 蒋绍阶,李晓恩,冯欣蕊等.有机-无机杂化高分子絮凝剂PAC-PDMDAAC的合成与表征[J].高分子学报,2014,(4):466-472.