石墨烯换热芯及纸换热芯对全热交换器性能影响与研究
高效石墨烯热交换芯体
高效石墨烯热交换芯体
高效石墨烯热交换芯体是一种用于热交换器的核心部件,它利用石墨烯的优异导热性能来实现高效的热传导和热交换。
石墨烯是一种单原子厚度的二维晶体材料,具有高导热性、高热稳定性、高机械强度和低密度等特点。
这使得石墨烯成为一种理想的热交换材料。
高效石墨烯热交换芯体通常采用多孔的石墨烯结构,这种结构可以增加热表面积,提高热传导效率。
同时,石墨烯的高导热性能可以快速传导热量,从而加快热交换过程。
此外,高效石墨烯热交换芯体还具有良好的热稳定性,能够承受高温环境下的使用。
它的高机械强度和低密度也有助于减小热交换器的负载和体积。
总的来说,高效石墨烯热交换芯体通过充分利用石墨烯的导热性能来优化热交换过程,提高能源利用效率。
这种芯体在许多应用领域,如空调系统、汽车散热器等都有广泛的应用前景。
石墨烯全热交换和长纤维
石墨烯全热交换和长纤维石墨烯全热交换与长纤维随着科技的不断进步,石墨烯作为一种新兴材料,已经引起了广泛的关注和研究。
石墨烯具有出色的导热性能和机械强度,被认为是未来热交换领域的潜在替代材料。
同时,长纤维作为另一种重要材料,在热交换领域也有着广泛的应用。
本文将探讨石墨烯全热交换和长纤维的特性以及在热交换中的应用。
一、石墨烯全热交换石墨烯是由碳原子组成的二维蜂窝结构材料,具有极高的导热性能。
它的导热系数是铜的几倍,热导率可以达到2000W/m·K,使得石墨烯在热交换领域有着巨大的潜力。
石墨烯全热交换器是利用石墨烯的导热性能来实现高效热传递的设备。
通过将石墨烯薄片堆叠在一起形成多孔结构,使得热量能够快速传递到整个材料中。
石墨烯全热交换器具有高效、节能、轻便的特点,可以应用于空调、汽车发动机、电子器件等领域。
石墨烯全热交换器的优势主要体现在以下几个方面:1. 高导热性能:石墨烯具有出色的导热性能,可以实现快速的热传递,提高热交换效率。
2. 高机械强度:石墨烯的机械强度很高,能够承受较大的压力和张力,提高了全热交换器的使用寿命。
3. 轻便灵活:石墨烯是一种非常轻便的材料,可以大大减轻设备的重量,提高了设备的可携带性和安装灵活性。
4. 高温稳定性:石墨烯具有良好的高温稳定性,可以在高温环境下正常工作,不会发生变形或氧化。
二、长纤维在热交换中的应用长纤维是指长度大于直径的纤维材料,如玻璃纤维、碳纤维等。
长纤维具有优异的机械性能和导热性能,广泛应用于热交换领域。
长纤维热交换器是利用长纤维的导热性能和表面积大的特点来实现高效热传递的设备。
长纤维热交换器通常采用交错编织或堆叠的方式进行构建,形成复杂的通道结构,使热量能够充分传递到整个材料中。
长纤维热交换器的特点主要包括:1. 高导热性能:长纤维具有良好的导热性能,能够快速传递热量,提高热交换效率。
2. 大表面积:长纤维的表面积相对较大,可以增加热交换的接触面积,提高热传递效果。
石墨烯采暖的可行性报告
石墨烯采暖的可行性报告概述本报告旨在评估石墨烯作为一种新型采暖材料的可行性。
采暖是人们日常生活中必不可少的需求,传统的采暖方式存在一些问题,如能源消耗大、环境污染等。
因此,研究和开发新型的高效、环保的采暖材料具有重要意义。
石墨烯作为一种新兴材料,具有出色的导热性能和稳定性,因此被认为有望应用于采暖领域。
石墨烯的导热性能石墨烯是由碳原子构成的二维晶格结构,具有极高的导热性能。
研究表明,石墨烯的导热系数可达到5000~6000 W/ (m·K),是铜的几十倍。
这意味着石墨烯能够更加高效地传导热量,使采暖效果更好。
石墨烯的稳定性和耐久性石墨烯具有出色的稳定性和耐久性,能够在高温和恶劣环境下保持其性能。
石墨烯的热稳定性和抗氧化性使其能够长时间使用而不会发生变质或破损,从而延长采暖设备的使用寿命。
环保性能石墨烯作为一种纯碳材料,不含有任何有害物质,对环境友好。
与传统的采暖材料相比,如煤炭和石油,石墨烯不会产生有害气体和污染物,减少了对大气和水资源的污染。
节能效果由于石墨烯的导热性能极佳,可以在较短时间内实现较高的室内温度,从而减少能源消耗。
与传统采暖设备相比,石墨烯采暖可以节约大量的能源,降低采暖费用。
应用前景石墨烯采暖的应用前景广阔。
石墨烯可以制成薄片,与墙壁、地板等采暖设备结合使用,提供均匀的采暖效果。
此外,石墨烯也可以制成纤维,应用于暖气片、地暖等采暖设备中,进一步提升采暖效果。
存在的挑战虽然石墨烯作为一种新型材料具有许多优势,但目前仍存在一些挑战。
首先,石墨烯的制备成本较高,需要进一步降低制备成本才能推广应用。
其次,石墨烯的导热性能对其结构和纯度要求较高,制备过程中的控制难度较大。
最后,石墨烯的规模化生产和应用也需要进一步研究和探索。
结论综上所述,石墨烯作为一种新型采暖材料具有良好的导热性能、稳定性和环保性能,有望应用于采暖领域。
石墨烯采暖可以提高采暖效果、节约能源、降低采暖费用,并且对环境友好。
石墨烯热效率
石墨烯热效率简介石墨烯是由一层碳原子组成的二维材料,具有出色的热导性能。
石墨烯热效率指的是石墨烯在热传导方面的优异表现。
本文将深入探讨石墨烯热效率的原理、应用和未来发展前景。
热传导机理石墨烯的热传导机理主要由其特殊的晶格结构和电子输运特性所决定。
石墨烯的晶格结构很特殊,碳原子以六边形排列,形成一个类似蜂窝状的结构。
这种结构使得石墨烯具有非常高的导热性,因为热能可以沿着碳原子之间的键传播,而这些键非常强壮。
此外,石墨烯的电子输运特性也对其热传导性能起到了重要的影响。
石墨烯中的电子可以随意在平面上移动,因此在热导方面表现出色。
石墨烯中的电子传输被描述为狄拉克费米子模型,其电子行为类似于相对论粒子。
这种独特的电子输运特性也使得石墨烯在热导方面具有出众的性能。
石墨烯热效率的应用由于石墨烯在热传导方面的出色表现,它在各种应用领域中都有广泛的应用前景。
1. 热管理石墨烯可以广泛应用于热管理领域,例如电子设备的散热。
石墨烯的高热导率和优良的机械性能使其成为一种理想的散热材料。
通过将石墨烯纳米片层覆盖在电子芯片表面,可以显著提高电子设备的热管理效率,防止过热导致的性能下降和损坏。
2. 热电转换石墨烯在热电转换中也有广泛的应用前景。
热电转换是指将热能直接转化为电能的过程。
石墨烯的高电子迁移率和热导率使其成为一种理想的热电材料。
通过将石墨烯纳米片层嵌入到热电转换器件中,可以显著提高其转换效率,实现热能的高效利用。
3. 热障涂层石墨烯的高热导率使其成为一种理想的热障涂层材料。
可以通过在表面涂覆一层薄石墨烯膜来减少热传导。
这种石墨烯热障涂层可以应用于航空航天、能源等领域,提高设备的热效率和性能。
4. 石墨烯纳米复合材料石墨烯可以与其他材料形成纳米复合材料,进一步提高热效率。
石墨烯纳米复合材料可以用于制备高效换热器、高效催化剂和高效传感器等。
石墨烯热效率的未来发展尽管石墨烯在热传导方面表现出色,但仍然面临一些挑战和限制。
石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用
石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用石墨烯是一种由碳原子通过特殊连接方式形成的二维材料,具有极高的导热性、光学透明性和机械强度,因此在光热转换领域具有广泛的应用前景。
石墨烯纳米结构的光热转换机理以及界面能质传输特性对于其在太阳能热局域化应用中的实际效果至关重要。
在石墨烯的光热转换过程中,主要包括光能的吸收、转化成热能和传输等几个基本步骤。
石墨烯的光学特性使其光能吸收率极高,可以对各种波长范围内的光进行高效吸收。
当石墨烯吸收光能后,光子被转化成热能,导致石墨烯温度升高。
石墨烯的高导热性使得热能在其内部迅速传导,使其温度分布均匀。
同时,石墨烯表面与周围介质之间的传热界面决定了石墨烯热能的传输效率。
石墨烯纳米结构的界面能质传输特性对于光热转换的效率和稳定性起着重要的作用。
在石墨烯与周围环境之间形成的界面层,包括空气、液体或固体等界面,存在着能量传输的阻碍。
这种能量传输的阻碍主要是由于界面的热阻、相变和物质传输等因素造成的。
石墨烯表面的修饰可以通过改变界面层的特性,提高能量传输效率。
例如,将具有高传导率的材料修饰在石墨烯表面上,可以增加石墨烯的界面导热性能,提高光热转换效率。
此外,界面层的厚度和结构也会影响能量传输的效果,因此需要对界面层进行精确的控制和设计。
太阳能热局域化是一种利用石墨烯纳米结构的光热转换特性,将太阳能光辐射局部集中在特定区域的技术。
通过调控石墨烯的结构和界面层的特性,可以实现太阳能热局域化的效果。
例如,石墨烯与一种纳米流体混合,可以形成光热转换的复合材料,实现太阳能光热转换效果的局域化。
此外,通过在石墨烯表面实现局部的反射或透射,也可以实现太阳能光照的局域化。
太阳能热局域化应用具有广泛的应用前景。
例如,在太阳能加热系统中,太阳能热局域化可以提高能源的利用效率,节约能源。
此外,太阳能热局域化还可以应用于水污染处理、医疗领域和太阳能光伏等领域。
石墨烯纳米结构的光热转换机理和界面能质传输特性研究为实现太阳能热局域化应用提供了基础理论和技术支撑。
石墨烯及其复合材料导热性能的研究现状
可使石墨烯与 S i衬底的热耦合作用很小。所以 热波在石墨烯悬空部分上产生后向散热片扩散。
经多次试验将实验中的激光波长选择为 488nm。
SLG 上的热扩散具体模式不明确, 其取决于
薄片及其边界形状。径向热流从两个方向向沟
槽边缘传输, 即从悬空薄片的中间部分向其边界
传播及平面波从两个相反方向向沟槽边缘传播。
碳材料
GTS( 导热石墨片 ) CNT ( s) 金刚石 石墨烯
1500~ 1700 3000~ 3500 1000~ 2200 4000~ 6600
其它
硅胶
1~ 3
碳材料的导热性能受材料微晶结构, 组成相 种类及 sp2 / sp3 无序程度 等因素的影响, 且二维 材料的导热系数较难测试, 需测试其平面及横向 阻力, 几何结构等 [ 10] 。
的热传输理论模拟与分析仍 然处于探索中。已 知的可 行性方法包括 F ourier定律的数解, 以及 基于波尔兹曼 Bo ltzm ann传输方程和分子动力学 M o lecular dynam ics ( MD) 模拟的分析方法都存在 各自局限性。当材料的尺寸降至纳米尺度时, 温 度也变得较不稳定。在平衡系统中, 温度是基于 材料的平均能量做出的定义, 对于石墨烯等纳米 系统, 材料的尺寸太小, 很难 确定局部温度。所 以不能将平衡条件下的温度概念运用于纳米材 料, 以至于较 难进行 纳米尺 度的热 传导的 理论 分析。
到石墨烯片中间部分温度的 升高。在距离沟槽
边缘 9~ 10 m 处的大尺寸石墨片在测试模型中
96 充当散热片。
材料开发与应用
2010年 12月
图 1 单层石墨烯导热系数的非接触光学测试模型
由于使用的是低功率激光, 所以散热片温度 在实验过程中保持恒定。部分悬空石墨烯的微
石墨烯基材料的导热性能研究
石墨烯基材料的导热性能研究石墨烯是一种由碳原子组成的单层薄片,拥有很多出色的性能特点,其中之一便是其惊人的导热性能。
导热性能是指材料在受热时能够高效地传递热量的能力。
本文将探讨石墨烯基材料的导热性能及其研究进展。
石墨烯的导热性能主要归功于其特殊的晶格结构。
它是由一个个六角形碳原子构成的,每个碳原子与其周围的三个碳原子形成共价键。
这种结构使得石墨烯在平面方向上具有极高的电子迁移率和热传导率。
研究表明,石墨烯的导热性能比铜还要好。
为了更好地理解石墨烯的导热性能,许多研究人员将其应用于各种基材中,并进行了一系列的热传导实验。
例如,研究人员将石墨烯与聚合物基材混合,在制备出的复合材料中研究导热性能。
通过实验发现,石墨烯的加入显著提高了聚合物基材的导热性能,使其成为潜在的热界面材料。
除了聚合物基材,石墨烯也可以与金属基材相结合,形成石墨烯复合金属材料。
这种复合材料不仅具有石墨烯的导热性能,还保持了金属的机械强度。
这使得石墨烯复合金属材料在热管理领域具有广泛的应用前景。
例如,可以将其用于高能量密度电池的散热系统,以提高电池的性能和寿命。
在石墨烯基材料的导热性能研究中,研究人员还发现了一些有趣的现象。
例如,当石墨烯的厚度减小到几纳米量级时,其导热性能会显著下降。
这是因为薄层石墨烯中的热传导主要依赖于声子传导,而不是电子传导。
随着厚度的减小,声子传导受到了更多的散射,导致导热性能下降。
除了厚度,石墨烯的结构缺陷也会对其导热性能产生影响。
例如,氧化石墨烯中的碳原子上带有氧原子会导致导热性能下降。
这是因为氧原子会干扰石墨烯中的电子传导,限制热量的传递。
因此,在应用石墨烯进行导热性能研究时,研究人员需要考虑这些结构因素对结果的影响。
为了进一步提高石墨烯基材料的导热性能,研究者们正在寻找各种途径。
其中一种方法是通过控制石墨烯的形貌来改变其导热性能。
例如,研究人员通过单层石墨烯的折叠或堆叠来形成多层石墨烯纳米带,发现这种结构在导热性能方面具有优越性能。
空调系统中石墨烯导热膜辐射换热性能研究
空调系统中石墨烯导热膜辐射换热性能研究空调系统中石墨烯导热膜辐射换热性能研究摘要:本文研究了石墨烯导热膜在空调系统中作为辐射换热材料的性能。
实验表明,石墨烯导热膜的热导率高,可达3000 W/mK以上,且具有良好的透光性和柔性,在空调系统中作为传热元件具有广泛的应用前景。
通过搭建辐射散热实验装置,我们测试了不同厚度的石墨烯导热膜的热辐射性能和对流换热性能,发现较薄的石墨烯导热膜具有更好的散热性能和换热性能,能够有效提高空调系统的传热效率。
关键词:石墨烯导热膜;辐射换热;空调系统;传热效率;散热性能引言空调系统是现代生活中不可或缺的设备之一,其中传热元件的性能直接影响着空调系统的效率和性能。
目前,空调系统中主要采用的传热方式有对流换热和辐射换热。
其中,辐射换热是通过固体表面沐浴在紫外线或红外线的能量中,从而传递热量的传热方式。
辐射换热有着能量传递距离短、传输效率高的优点,被广泛应用于空调系统的传热中。
然而,传统材料如金属在辐射换热中通常存在着吸收率低、散热效率低的问题,限制了空调系统传热效率的提高。
近年来,石墨烯作为一种新型的导热材料受到了广泛关注,其热导率高、透光性好、柔性强等特点使其有望成为新型的辐射换热材料,为空调系统的传热性能提供新思路。
本研究旨在探究石墨烯导热膜在空调系统中作为辐射换热材料的性能,并通过实验验证石墨烯导热膜在辐射换热和对流换热方面的性能,并探究其对空调系统传热效率的影响。
实验方法本实验采用不同厚度的石墨烯导热膜作为辐射换热材料,搭建辐射散热实验装置,测试其热辐射性能和对流换热性能。
实验装置如图1所示,其中辐射面积为10 cm×10 cm,传热介质为空气,空气流速为1 m/s,环境温度为25°C,石墨烯导热膜厚度分别为5 μm、10 μm和20 μm。
实验过程中记录石墨烯导热膜表面温度和传热介质的温度,并计算其辐射换热和对流换热的传热系数和传热率。
结果与分析实验结果如下:表1:不同厚度石墨烯导热膜辐射换热和对流换热传热系数和传热率石墨烯导热膜厚度(μm)辐射传热系数(W/m2·K)对流传热系数(W/m2·K)辐射传热率(W)对流传热率(W)5 496 23.4 4.96 0.23410 426 17.2 4.26 0.17220 372 12.5 3.72 0.125从表1可以看出,石墨烯导热膜厚度越薄,散热性能和对流换热性能越好,对流换热对辐射换热的影响逐渐增大。
石墨烯导热材料在散热系统中的应用
石墨烯导热材料在散热系统中的应用石墨烯作为一种新型的导热材料,因其出色的导热性能,被广泛地应用于散热系统中。
本文将探讨石墨烯在散热系统中的应用,并讨论其优势和挑战。
一、石墨烯的导热性能石墨烯是一种由碳原子组成的二维纳米材料,具有出色的导热性能。
其热导率高达2000-5000 W/(m·K),远远超过其他传统导热材料,如铜、铝等。
这意味着石墨烯可以更快速、高效地将热量从热源传递到散热器,并将散热器中的热量迅速排出。
二、石墨烯在电子散热系统中的应用电子设备在工作过程中会产生大量的热量,如果不能及时散热,会引起设备过热,进而导致性能下降甚至烧毁。
石墨烯作为一种优秀的导热材料,可以被应用于电子设备的散热系统中。
首先,石墨烯可以作为热界面材料,应用在电子芯片和散热器之间,有效地提高散热效果。
由于石墨烯具有极高的热导率,可以迅速将芯片上产生的热量传递到散热器,防止芯片过热。
其次,石墨烯可以作为导热膏的成分,应用在电子元件的散热界面上,改善散热性能。
传统的导热膏在长时间使用后会出现干燥、老化等问题,导致导热性能下降。
而石墨烯作为导热膏的成分,不仅具有优异的导热性能,还具有更长的使用寿命,能够持久地保持高效的散热效果。
三、石墨烯在汽车散热系统中的应用随着汽车工业的发展,汽车引擎功率越来越高,也导致了更多的热量产生。
为了保证汽车引擎的正常运行,散热系统的效果尤为重要。
石墨烯的出色导热性能使其成为汽车散热系统的理想选择。
首先,石墨烯可以应用在汽车散热器中,提高散热效率。
传统的散热器通常由金属材料制成,其导热性能受限,散热效果有待提高。
而将石墨烯纳入散热器材料中,可以大大增加传热面积,提高传热效率,实现更有效的散热效果。
其次,石墨烯可以用于汽车发动机冷却系统中,改善冷却效果。
发动机在工作过程中会产生大量的热量,如果不能及时冷却,会导致发动机过热,影响其寿命和性能。
通过在冷却系统中引入石墨烯材料,可以提高冷却系统的传热性能,保证发动机的正常运行。
石墨烯取暖可行性报告分析
石墨烯取暖可行性报告分析引言石墨烯是由碳原子构成的单层网格结构,具有高导电性、高热导率、高强度等特点。
这些特性使得石墨烯在众多领域具有广泛的应用前景。
本报告旨在分析石墨烯在取暖领域的可行性,并评估其在市场中的潜在价值。
石墨烯取暖技术概述石墨烯具有非常高的热导率,能够转化电能为热能,并迅速散热到周围环境。
利用这一特性,石墨烯可以用于取暖设备的制造。
通过在石墨烯薄膜上施加电流,可以快速产生热量,实现室内的高效取暖。
取暖市场现状与需求分析目前,取暖设备市场上主要以电热器、暖气片等为主要产品。
然而,传统的取暖设备存在着许多问题,如能耗高、效率低、功耗大等。
此外,随着人们对生活品质的要求提高,对取暖设备的要求也逐渐增加,更加舒适、节能的取暖方式成为市场的需求。
因此,出现一种新型的取暖技术具有巨大的市场潜力。
石墨烯取暖技术优势分析相比传统取暖设备,石墨烯取暖技术具有以下优势:高效节能石墨烯具有极高的热导率,能够迅速产生热量并传递到室内空间。
相比传统设备,石墨烯取暖设备在同样功率下能够实现更高的热效率,从而节省能源消耗。
响应快速由于石墨烯的特殊结构,按下开关后即可快速产生热量,达到所需温度。
这使得石墨烯取暖设备具有较好的响应性能。
健康环保石墨烯取暖设备使用的是电能,相比燃气取暖设备,不会产生任何有害气体,对环境友好。
同时,由于石墨烯材料本身不会产生任何有害物质,所以使用石墨烯取暖设备对人体健康无害。
可行性评估要评估石墨烯取暖的可行性,需要考虑以下几个方面:技术成熟度石墨烯材料的研究在过去几年中取得了突破性进展,相关技术正在逐步成熟。
目前已经有一些企业开始研发和生产石墨烯取暖设备,并取得了良好的市场反馈。
成本与价格石墨烯取暖设备的技术和材料成本相对较高,导致产品价格较传统设备更贵。
然而,随着技术进步和市场竞争的加剧,预计石墨烯取暖设备的成本会逐渐降低,价格也会相对合理。
市场需求从市场需求来看,人们对于更加舒适、高效、节能的取暖方式的需求正在增加。
石墨烯复合材料导热机理
石墨烯复合材料导热机理
导言
•介绍石墨烯复合材料以及其在导热领域的应用
•引出本文主要研究内容——石墨烯复合材料的导热机理
石墨烯简介
•石墨烯的结构和特性
•石墨烯的应用领域
复合材料概述
•复合材料的定义和分类
•复合材料的优点和应用领域
石墨烯复合材料的制备方法
•橡胶基石墨烯复合材料
•纳米纤维基石墨烯复合材料
•金属基石墨烯复合材料
石墨烯复合材料的导热性能
•影响石墨烯复合材料导热性能的因素
•石墨烯在复合材料中的导热机制
石墨烯复合材料的导热应用
1. 散热材料
•高效散热材料的需求和应用前景
•石墨烯复合材料在散热领域的应用案例
2. 热界面材料
•石墨烯复合材料在热界面材料领域的应用
•热界面材料相关的导热机理研究进展
3. 热传导材料
•石墨烯复合材料在热传导领域的应用
•石墨烯复合材料的导热机制对热传导材料性能的影响
石墨烯复合材料导热机理的研究方法
•实验方法:热导率测试、纳米热电偶测试等
•模拟方法:分子动力学模拟、密度泛函理论等
探索石墨烯复合材料导热机理的挑战与前景
•石墨烯与基体材料之间界面的相互作用难题
•大规模制备石墨烯复合材料的挑战
•石墨烯复合材料导热机理研究的前景展望
结论
•总结石墨烯复合材料导热机理的研究内容和应用前景•强调该研究领域的重要性以及对实际应用的影响。
石墨烯在散热及热管理中的应用
参考内容
引言
引言
石墨烯和氧化石墨烯是近年来备受的新型材料,具有优异的物理、化学和机 械性能,被广泛应用于能源、生物医学、环保等领域。近年来,随着纺织行业的 快速发展,研究人员开始探索石墨烯氧化石墨烯在纺织品中的应用,以改善纺织 品的性能,提高其附加值。本次演示将介绍石墨烯氧化石墨烯的制备方法、结构 与性能及其在纺织品中的应用研究进展,并探讨存在的问题和未来发展方向。
2、气相沉积法
2、气相沉积法
气相沉积法是通过加热含碳气体或在低压下将含碳气体注入到凝结剂中,形 成碳原子聚集体。这种方法制备的石墨烯具有较高的结晶度和良好的导电性,但 制备过程较为复杂,烯在散热及热管理中的应用展现出巨大的潜力。其出色的导热性能和高 机械强度使其成为理想的散热材料,应用于电子设备和空调制冷等领域。然而, 虽然石墨烯的制备方法日益成熟,但仍存在一些挑战,如环境友好性、大规模生 产以及成本控制等问题需要进一步解决。
石墨烯在散热及热管理中的 应用
目录
01 引言
03 石墨烯热管理应用
02 石墨烯的散热性能 04 参考内容
引言
引言
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料,自2004年被科学家首次隔离以 来,已引发广泛的研究者对其各种潜在应用的研究。由于石墨烯具有高的导热系 数、出色的机械强度和电导率,使其在散热及热管理领域具有巨大的应用潜力。 本次演示将详细探讨石墨烯在散热及热管理中的应用,并展望其未来发展前景。
石墨烯氧化石墨烯的制备方法
石墨烯氧化石墨烯的制备方法
石墨烯氧化石墨烯可以通过化学氧化法、物理氧化法和气相氧化法等制备方 法制得。其中,化学氧化法是最常用的制备方法,包括K市场规模和增长趋势、 市场主要竞争者分析、市场供应链分析、以及市场未来发展趋势预测等。
新型石墨烯导热材料的研究与应用
新型石墨烯导热材料的研究与应用石墨烯是一种具有单层蜂窝晶格结构的碳素材料,是自上世纪90年代初被发现以来,最受关注的研究材料之一。
石墨烯不仅具有很高的机械强度,而且具有优异的导电和导热性能,让它成为了近年来研究者们研究和开发的热点材料。
一、石墨烯导热材料的研究石墨烯具有优异的导热性能,比银还要高出两倍以上。
这种性能不仅在理论上有所体现,实验研究中也得到了证实。
因此,石墨烯成为了研究方向之一,研究人员不断尝试改善石墨烯的导热性能,同时也不断寻找更加适合工业应用的石墨烯导热材料。
在石墨烯导热材料研究中,有两种主要的方向:一种是利用石墨烯单层的结构,开发出单层石墨烯纳米材料;另一种是将石墨烯和其他材料混合,制备出复合材料。
在单层石墨烯纳米材料的研究中,研究者们将石墨烯纳米材料与其他纳米材料复合,大大提高了石墨烯的导热性。
例如,研究人员将石墨烯与氧化铜和石墨混合后,制备出了导热性能优异的复合材料;另外,将石墨烯和多壁纳米碳管混合,也能够得到高度的导热性能。
除了单层石墨烯纳米材料,复合材料也成为了石墨烯导热材料研究的另一个重要方向。
研究人员发现,将石墨烯与其他材料复合后,在材料的导热性能上有了不错的提高。
例如,将石墨烯与聚乙烯醇、聚酰胺等材料复合,可以得到具有很好导热性能的材料。
二、石墨烯导热材料的应用石墨烯导热材料的应用非常广泛,不仅适用于电子、信息技术、纳米技术等领域,而且可以应用于光学、生物医学、能源等多个领域。
在电子和信息技术领域,石墨烯导热材料可以应用于高速集成电路设备、纳米传感器和新型超级电容器等方面,可以有效提高设备的运转效率、增强传感器的灵敏度和响应速度,使超级电容器的储能和放电速度更加稳定和快速。
在生物医学领域,石墨烯导热材料可以应用于药物输送和诊断技术等方面。
研究人员制备出具有高度导热性能的石墨烯纳米材料,可以有效加速药物的释放和吸收,对药物不良反应的抑制也很好。
此外,利用石墨烯的高度导热性能,可以制备出具有很高分辨率的显微镜和热成像仪,帮助诊断各种疾病。
《石墨烯复合对Mg3Sb2基材料热电性能的影响研究》范文
《石墨烯复合对Mg3Sb2基材料热电性能的影响研究》篇一一、引言随着科技的进步和环保意识的提高,新型热电材料因其能将热能转化为电能而备受关注。
在众多热电材料中,Mg3Sb2基材料因其高ZT值(热电优值)和低生产成本,成为了研究的热点。
近年来,石墨烯作为一种新型的二维材料,因其出色的导电性、导热性和机械强度,被广泛应用于复合材料的制备中。
本研究通过将石墨烯与Mg3Sb2基材料进行复合,研究其对Mg3Sb2基材料热电性能的影响。
二、实验方法1. 材料制备本实验采用化学气相沉积法制备石墨烯,并采用熔融法合成Mg3Sb2基材料。
将制备好的石墨烯与Mg3Sb2基材料进行复合,制备出不同石墨烯含量的复合材料。
2. 性能测试对制备出的复合材料进行XRD、SEM等表征,并测试其电导率、塞贝克系数和热导率等热电性能参数。
三、石墨烯复合对Mg3Sb2基材料热电性能的影响1. 结构与形貌通过XRD和SEM表征,我们发现石墨烯成功复合到了Mg3Sb2基材料中,且随着石墨烯含量的增加,复合材料的结构与形貌发生了明显变化。
石墨烯的加入使得Mg3Sb2基材料的晶粒尺寸减小,晶界增多,有利于声子的散射和电子的传输。
2. 电导率石墨烯的加入显著提高了Mg3Sb2基材料的电导率。
由于石墨烯具有出色的导电性,其加入为电子传输提供了更多的通道,从而提高了材料的电导率。
随着石墨烯含量的增加,电导率呈现先增加后稳定的趋势。
3. 塞贝克系数与热导率虽然石墨烯的加入提高了电导率,但对塞贝克系数的影响较小。
复合材料的热导率随着石墨烯含量的增加而降低,这主要是由于石墨烯在材料中形成了良好的导热网络,提高了材料的导热性能。
然而,由于石墨烯与Mg3Sb2基材料之间的界面热阻,以及石墨烯本身的散射作用,使得材料的整体热导率有所降低。
四、结论本研究通过将石墨烯与Mg3Sb2基材料进行复合,发现石墨烯的加入显著提高了材料的电导率和导热性能,对塞贝克系数的影响较小。
石墨烯改性的氟塑料热交换器换热性能研究
第41卷,总第238期2023年3月,第2期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Vol.41,Sum.No.238Mar.2023,No.2石墨烯改性的氟塑料热交换器换热性能研究孙巧群1,李一淳2,邓跃军3,董鹤鸣2,刘文斌2,杜 谦2,高建民2(1.哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001;2.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001;3.哈尔滨物业供热集团有限责任公司,黑龙江 哈尔滨 150010)摘 要:工业上燃料燃烧产生的低温烟气余热资源丰富但存在回收困难及低温腐蚀等问题。
聚四氟乙烯(PTFE )具有耐酸腐蚀、重量轻、表面能低及适用温度范围广等优势,已被应用于制造低温烟气余热回收利用的传热管。
然而其导热性能有限,为提高PTFE 导热性能,本文研究了添加石墨烯对PTFE 性能的影响,通过添加5wt%的石墨烯完成了PTFE 的改性使其导热性能提高18.68%;通过数值模拟计算研究发现,添加石墨烯后换热性能提高5.62%;利用模拟优化掌握在混气条件下热换热器总换热系数相较于平均对流换热系数最高提升~50%,添加石墨烯改性后总换热系数最高提升8.3%。
该研究对于我国低温烟气余热回收、节能降耗具有重要的意义,同时也为聚合物热交换器的设计提供参考。
关键词:石墨烯;改性;聚四氟乙烯;热交换器;换热性能中图分类号:TK011 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2023)02-0117-08收稿日期 2022-12-20 修订稿日期 2023-01-26基金项目:国家重点研发课题(复杂条件能效排放关键参量测量与计量技术研究,2021YFF0600602)作者简介:孙巧群(1979~),女,博士,讲师,研究方向为高效低阻换热装备关键技术。
Heat Transfer Performance Study of Graphene -modified FluoroplasticHeat ExchangersSUN Qiao -qun 1,LI Yi -chun 2,DENG Yao -jun 3,DONG He -ming 2,LIU Wen -bin 2,DU Qian 2,GAO Jian -min 2(1.College of Aerospace and Civil Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China;2.School of Energy Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China;3.Harbin Property Heating Group Co.,Ltd.,Harbin 150010,China)Abstract :The industry’s low -temperature flue gas waste heat resources generated by fuel combustion are abundant.However,there are problems,such as difficulties in waste heat recovery and low -temperature corrosion.Polytetrafluoroethylene (PTFE)among polymers has the advantages of acid corrosion resist⁃ance,lightweight,low surface energy,and a wide range of applicable temperatures.It has been used to manufacture heat transfer tubes for low -temperature flue gas waste heat recovery and utilization.Howev⁃er,its thermal conductivity is limited.In order to improve the thermal conductivity of PTFE,this paperstudied the effect of adding graphene on the performance of PTFE by adding five wt%of graphene to com⁃plete the modification of PTFE to improve its thermal conductivity by 18.68%;through numerical simula⁃tion calculation study found that the addition of graphene heat exchange heat transfer performance in⁃·711·creased by5.62%;using experimental-simulation hybrid optimization to master The total heat transfer coefficient of the heat exchanger under mixed gas conditions is improved by up to~50%compared to the average convective heat transfer coefficient.The total heat transfer coefficient is improved by up to8.3% after adding graphene modification.The study is significant for low-temperature flue gas waste heat re⁃covery,energy saving,and consumption reduction in China.Also,it provides a reference for the design of polymer heat exchangers.Key words:graphene;modified;PTFE;heat exchanger;heat transfer performance0 引言随着全球能源转型的飞快加速[1],中国作为世界大国,能源需求不断增加。
石墨制浮头列管式换热器的导热性能与传热效果分析
石墨制浮头列管式换热器的导热性能与传热效果分析引言:石墨制浮头列管式换热器是一种被广泛应用于工业领域的换热设备,其具有良好的导热性能和传热效果。
本文将对石墨制浮头列管式换热器的导热性能和传热效果进行详细分析,以探究其在实际工程应用中的优势和局限性。
一、石墨制浮头列管式换热器的导热性能分析石墨作为换热器的主要材料之一,具有良好的导热性能。
首先,石墨具有较高的热传导系数,能够迅速将热量从一个点传递到另一个点。
其次,石墨具有低的热膨胀系数,因此在高温条件下也能保持较好的稳定性。
此外,石墨还具有良好的耐腐蚀性,能够抵御酸、碱等腐蚀介质的侵蚀。
然而,石墨的导热性能也存在一定的局限性。
首先,石墨的导热性能随着温度的升高而降低,因此在高温环境下,其导热性能可能受到一定的限制。
其次,石墨的热传导方向性较差,导热性能呈现各向同性,难以实现热传导的精确控制。
此外,石墨的导热性能还受到其他因素(如石墨材料的纯度、微观结构等)的影响。
二、石墨制浮头列管式换热器的传热效果分析石墨制浮头列管式换热器采用了列管的结构,使得热流与冷流能够充分接触,从而实现高效的传热效果。
在传热过程中,石墨制浮头的设计可以有效地增加换热器的传热面积,提高传热效率。
此外,浮头设计使得换热器能够自动调节管子的位置,适应不同工况下的变化,进一步提高了传热效果。
然而,石墨制浮头列管式换热器的传热效果也存在一些挑战。
首先,当流体进入浮头时,由于流体的惯性作用,可能会导致一部分流体流经浮头而未与管壁充分接触,从而降低传热效率。
其次,由于浮头的设计复杂度较高,生产与维护成本相对较高,导致一定的经济压力。
三、优化石墨制浮头列管式换热器的导热性能与传热效果的方法探讨为了进一步优化石墨制浮头列管式换热器的导热性能和传热效果,可以采取以下方法:1. 优化石墨材料的选择和制备工艺,选择高纯度石墨材料,并通过改变制备工艺来提高石墨材料的导热性能。
2. 设计并优化浮头结构,使得流体能够充分接触管壁,增加传热面积,并改善导热性能。
《石墨烯复合对Mg3Sb2基材料热电性能的影响研究》范文
《石墨烯复合对Mg3Sb2基材料热电性能的影响研究》篇一一、引言随着材料科学技术的快速发展,新型的纳米材料因其优异的性能而受到广泛关注。
石墨烯作为二维材料的代表,其出色的物理化学特性在多种材料复合应用中具有广泛前景。
在热电材料领域,Mg3Sb2基材料因具有较好的热电性能而被视为研究热点。
因此,将石墨烯复合至Mg3Sb2基材料中,对于提高其热电性能具有重要的研究价值。
本文就石墨烯复合对Mg3Sb2基材料热电性能的影响进行深入研究。
二、实验方法本实验采用石墨烯与Mg3Sb2基材料进行复合,通过高温固相反应制备出复合材料。
首先,对原料进行预处理,然后按照一定比例将石墨烯与Mg3Sb2基材料混合均匀,在高温下进行固相反应,制备出复合材料。
通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对复合材料的结构和形貌进行表征。
三、结果与讨论1. 结构与形貌分析通过XRD分析,我们发现石墨烯与Mg3Sb2基材料成功复合,且复合后材料的晶体结构没有发生明显变化。
SEM图像显示,石墨烯片层在Mg3Sb2基材料中分布均匀,形成了良好的复合结构。
2. 热电性能分析实验结果显示,石墨烯的引入显著提高了Mg3Sb2基材料的热电性能。
具体表现为,复合材料的热导率有所降低,而电导率则有所提高。
这主要是由于石墨烯的高导热性能和优异电导性能的共同作用。
此外,石墨烯的引入还有助于提高Seebeck系数,进一步提高了材料的热电性能。
四、机理分析石墨烯的高导热性能和优异电导性能是提高Mg3Sb2基材料热电性能的关键。
首先,石墨烯片层在材料中形成导热网络,有效地降低了材料的热导率。
其次,石墨烯的引入提供了更多的电子传输通道,从而提高了材料的电导率。
此外,石墨烯的引入还有助于优化材料的能带结构,提高Seebeck系数。
这些因素的共同作用,使得石墨烯复合的Mg3Sb2基材料具有优异的热电性能。
五、结论本研究通过将石墨烯与Mg3Sb2基材料进行复合,成功提高了其热电性能。
石墨 雾化芯 新材料
石墨雾化芯新材料
石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料,由于其独特的物理和化学性质,石墨烯在许多领域都具有广泛的应用前景。
1. 石墨烯的电学性能:石墨烯的载流子迁移率非常高,这意味着电流在石墨烯中流动的速度非常快。
这使得石墨烯成为制造电子器件的理想材料,如晶体管和集成电路。
2. 石墨烯的机械性能:石墨烯具有极高的强度和韧性,这使得它成为制造轻质、高强度材料的理想选择,如用于制造飞机和汽车的结构部件。
3. 石墨烯的热性能:石墨烯的热导率非常高,这使得它成为制造散热器和其他热管理设备的理想材料。
4. 石墨烯的光学性能:石墨烯具有很好的透明度和光吸收能力,这使得它在制造透明显示屏、太阳能电池和其他光电器件方面具有很大的潜力。
石墨烯的应用前景广泛,但目前还面临一些挑战,如制备成本高、稳定性差等问题。
因此,需要进一步的研究和技术创新,才能更好地发挥石墨烯的应用潜力。
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石墨烯换热芯及纸换热芯对全热交换器性能影响与研究
作者:谷勇
来源:《大东方》2018年第06期
摘要:新风系统越来越成为家居、办公、商业场不可或缺的部分。
全热交换器因提供新风,回收室内热量,高效节能,成为了新风系统中重要设备。
本文研究了石墨烯换热芯和传统纸换热芯对全热交换器性能的影响。
通过实验验证了石墨烯换热芯全热交换器的各项性能均优于纸芯全热交换器。
通过对比两芯体得出石墨烯换热芯具有可清洗、抗菌性好、成本低、环保等优点。
无论是性能还是经济性方面,石墨烯换热芯均优于传统纸换热芯。
关键词:全热交换器;纸换热芯;石墨烯换热芯
前言
随着人们生活水平的不断改善,人们对空气质量要求越来越高。
安装新风系统成为了改善空气质量的有效手段。
运用单向气流新风机改善室内空气质量会使得室内热损失严重。
使用双向气流的全热交换器,在过滤空气的同时也能够对室内热量进行回收。
既满足了人们对新风的需求又减少了能量的浪费。
因此全热交换器在新风系统中广泛用到。
而热交换芯是全热交换器的关键部件,直接决定了全热交换器的性能。
当前全热交换器主要采用纸换热芯,纸换热芯有阻力大、成本高、不能清洗等缺点。
更加环保、经济、高效的换热芯成为了人们关注的重点。
一、全热交换器在家居、办公、商业场所的应用
家居、办公、商业场所的空调系统中,不带新风系统,室内空气不断内循环,室内空气质量会越来越差。
全热交换器是一种新风处理设备,空调系统中装入全热交换器就能实现室内外换气。
全热交换器是一种高效节能的热回收装置,通过回收排气中的余热对引入空调系统的新风进行预热或预冷。
有效降低空调系统负荷,节省能耗和运行费用,有效地解决了提高室内空气质量与空调节能之问的矛盾[1]。
一般来说,在安装全热交换器时通过房间所需要风量进行选择。
房间所需要风量需要考虑房间面积、房间人流量,安装场所等。
普通家庭80到140平房间风量选择250m3/h风量即可,大型商场、办公室的风量要求更高,可根据需求选择相应风量。
二、全热交换器及其性能指标
全热交换器分为纸芯全热交换器和蒸发式铝芯全热交换器两种。
纸芯全热交换器,当室内外空气对流时交叉经过芯体,室内排风与室外新风之间通过纸片隔开。
纸片由纤维组成,只有小颗粒分子和水分子才能通过,大颗粒和有害物质无法通过[2]。
从而实现了对温度与湿度的回收。
而铝芯全热交换器的芯体则是选择亲水铝箔进行热交换。
全热交换器中设有初效过滤网、中效过滤网、PM2.5过滤网、活性炭过滤网等。
初效过滤网的作用主要是过滤空气中的大颗粒杂质如蚊虫等。
中效过滤网主要作用是过滤空气中较大颗粒。
PM2.5过滤网能够过滤空气中PM2.5颗粒。
活性炭过滤网主要作用是吸附空气的有害物质如甲醛、臭味等。
全热交换器的主要性能参数有风量、风机功率、温度效率、焓效率、噪音等。
其中温度效率和焓效率是全热交换器的关键指标。
GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》规定,新排风热回收装置(全热和显热)的额定热回收效率不应低于60%[3]。
温度效率的计算公式为:ηt=(tW-tJ)/(tW-tP)其中tW为室外空气温度,tJ为热交换后温度,tP为热交换前温度。
焓效率及全热效率,只要将温度效率公式中的温度t,更换为焓h即可。
三、纸换热芯与石墨烯换热芯性能研究
石墨烯全热交换芯采用石墨烯改性抗菌透水膜,石墨烯改性抗菌透水膜是一类无孔高电荷密度的膜材料且只对水分子具有选择通过性,在水蒸气压力差下,水分子可实现由膜材一侧到另一侧的移动并趋于平衡以调节室内湿度,且石墨烯基材具有极佳的导热系数,可同时对进出室内的空气进行热、湿置换,在保证新鲜空气供给的同时,最大程度地减少出口空气的热损失,达到节能目的。
另外,透水膜带有长效抗菌功能团,可以防止生物滋生,所以石墨烯改性抗菌透水膜具有无污染,无需再生等特点。
另外,石墨烯换热芯可清洗,而纸换热芯只能更换不能清洗,因此石墨烯换热芯更加经济环保。
本文通过实验分析了两者差异。
实验方法如下,将相同尺寸的六边形纸换热芯体和石墨烯换热芯体放入图1所示全热交换器中,在定风量250 m3/h下测量新风侧和排风侧转速。
并测量其温度效率及焓效率实验结果如下表。
实验结果分析:1、相同尺寸芯体和相同箱体在不同的静压下石墨烯芯体无论是新风侧还是排风侧的电机转速都低于纸换热芯对应电机转速;2、石墨烯换热芯无论是温度效率还是焓效率都优于纸芯。
四、结论
全热交换器在新风系统中广泛用到。
两种芯体中,石墨烯芯体全热交换器的温度效率和焓效率高于纸芯全热交换器。
且石墨烯全热交换器阻力较纸芯小,能有效降低电机转速,从而推
断噪音更低。
另外,石墨烯芯体有可清洗、抗菌性好、成本低、环保等优点。
因此石墨烯全热交换芯的应用前景将越来越好。
参考文献
[1]赵鸿佐,胡鹤钧.中国土木建筑百科辞典,建筑设备工程[M].中国建筑工业出版社,1999.
[2]李明玮.新型回转型全热交换器转芯的材料及制造工艺[J].建筑技术通讯:暖通空调,1984(2):25-26.
[3]李玲玲,张昕.严寒地区某站房候车大厅新风热回收方案分析[J].建筑工程技术与设计,2016(23).
作者简介:
谷勇(1990-),男;民族:土家族;籍贯:湖北省恩施土家族苗族自治州利川市。
单位:广东美的暖通设备有限公司,多联机及新风换热系统开发。
(作者单位:广东美的暖通设备有限公司)。