【摘 要】
：
太阳能水蒸发技术在海水淡化、污水净化等领域具有广阔的应用前景。目前对于应用于水蒸发的光热转化材料的研究主要集中在光能吸收、水分传输、热能管理与水分蒸发四个方面,随着各种新材料和新技术的层出不穷,各种创新的光热转化材料与结构被提出,并在上述四个方面上不断改进,逐步提升了光热转化效率。但是,要实现四个性能的综合与平衡,以及水分传输与水分蒸发速率的最佳匹配还有较多问题亟待解决。基于此,本文课题选用了亲水
论文部分内容阅读
太阳能水蒸发技术在海水淡化、污水净化等领域具有广阔的应用前景。目前对于应用于水蒸发的光热转化材料的研究主要集中在光能吸收、水分传输、热能管理与水分蒸发四个方面,随着各种新材料和新技术的层出不穷,各种创新的光热转化材料与结构被提出,并在上述四个方面上不断改进,逐步提升了光热转化效率。但是,要实现四个性能的综合与平衡,以及水分传输与水分蒸发速率的最佳匹配还有较多问题亟待解决。基于此,本文课题选用了亲水与疏水的聚丙烯（PP）/聚乙烯（PE）双组分纤维,设置了多个亲水纤维与疏水纤维的比例,通过非织造工艺制备了定向导水非织造材料,通过液态水分管理等性能测试与表征,探索出定向导水性能优异的亲水纤维与疏水纤维比例范围,之后在该非织造材料的亲水表面附着了多壁碳纳米管（MWCNTs）,对其附着工艺与附着牢度进行了探索,并对该材料的孔径、透气、透湿、力学性能等方面进行了测试与表征。通过水蒸发实验筛选出了水分传输速率与水分蒸发速率最为匹配的定向导水非织造光热转化材料。通过使用该材料进行模拟水蒸发试验与室外水蒸发应用测试,对得到的数据进行相应的理论计算,证实了其在多种光强环境下优异的光热转化效率。通过对基于多壁碳纳米管的定向导水非织造光热转化材料的制备及性能研究,本文得出以下结论:（1）亲水PP/PE纤维与疏水PP/PE纤维通过针刺工艺可制备具有定向导水性能的非织造材料。非织造材料在厚度方向上,从亲水面到疏水面,亲水纤维逐渐减少,疏水纤维逐渐增加,形成了纤维分布梯度,从而构建了导湿梯度,赋予材料定向导水的性能。亲水纤维与疏水纤维的比例为3/1、2/1、1/1与1/2的时候,材料具有定向导水的功能,其中当该比例在3/1-1/1之间时,定向导水效果最为优良。（2）在附着MWCNTs后,利用PP/PE双组份纤维的皮芯结构,将材料放置在高于PE熔点的120℃高温下处理10min,可以实现“热焊接”效应,PE层熔融后,亲水纤维表面的MWCNTs将嵌入到亲水纤维的PE皮层中,冷却后,MWCNTs被固结在纤维表面,带来较高的附着牢度,在水洗实验中未有掉落。（3）MWCNTs附着前后,非织造材料的孔径、吸光度、透气性、透湿性以及力学性能均不会发生明显变化,且材料表现出较高的力学性能,保证了其在自然环境下的使用寿命。（4）亲水纤维与疏水纤维的比例为1/1时,MWCNTs-philic/phobic-1/1非织造材料的水分传输速率与水分蒸发速率最为接近。（5）通过喷涂法,5.14%的MWCNTs被附着在非织造材料的亲水面,经过模拟计算,附着了MWCNTs的定向导水非织造材料的密度为0.99g·cm-3,仍低于水的密度,说明该材料能够永久浮于水面。（6）通过实验探索出的最佳实验样品MWCNT-philic/phobic-1/1非织造材料在1个模拟太阳下可以达到1.44kg·m-2·h-1的蒸发速率和89.7%的光热转化效率。在2个模拟太阳能光照下能够达到2.81kg·m-2·h-1的蒸发速率和91.7%的光热转化效率,并能在该光强下稳定产生蒸汽。（7）通过实验探索出的最佳样品MWCNT-philic/phobic-1/1非织造材料在自然光下能够进行稳定的界面水蒸发实验,从上午6点至晚上6点,可以实现平均1.07kg·m-2·h-1的水蒸发速率,12.81kg·m-2·d-1的水蒸发量以及62.7%的光热转化效率,显著高于目前市面上的太阳能蒸发器。同时在连续10天的循环实验中,该材料的蒸发速率未有明显变化,表现出较高的使用稳定性。综上所述,本文通过将定向导水功能与光热转化理念相结合,优化了界面型光热转化材料的结构和性能,探索出了一种基于多壁碳纳米管的定向导水非织造光热转化材料,并在模拟实验与室外实验中均实现了较高的蒸发速率和光热转化效率。
其他文献
非圆齿轮能够实现连续的变传动比传动,传递较大扭矩,且传动效率高。现阶段非圆齿轮已经有了一定的应用场景,但由于非圆齿轮形状复杂,设计和加工具有一定难度,所以目前还无法得到大范围的推广和应用。经过研究人员多年探索,在非圆齿轮的设计、检测、制造及应用等多个领域取得了不少成果,但仍然有很多方面不够深入或实现效果不理想,例如:在包络法非圆齿轮廓线提取上,一直采用数值算法,这些方法固然可行,但计算过于复杂、耗
复合材料球壳结构在航空、航天、交通等领域内有着广泛的应用。在实际的工程应用中,球壳结构因为受到外界环境的激励会产生振动、结构疲劳,同时球壳内外还会出现辐射噪声,这不仅会对球壳结构产生不良的影响,还会对使用者的舒适性造成影响。因此,开展复合材料球壳结构的振动特性、声辐射特性、隔声性能分析对于解决相关工程结构的减振降噪问题有着十分重要的意义。本文围绕开口复合材料球壳的振动与声学特性,开展了如下研究工作
电致变色材料是一类可以在外部电压影响下产生宏观上可逆的颜色变化的智能材料,具备突出的可控性、较高的颜色通透性、较大的光学对比度、较强的应用拓展性。目前已成功商用于光学节能窗、汽车后视镜、智能眼镜、飞机舷窗、柔性显示、移动通信设备等领域。可以预见的是,随着生活水平的提高,电致变色材料及其相关器件有非常广阔的应用前景。电致变色材料种类繁多,其中有机聚合物电致变色材料因其分子骨架易于修饰和改性、溶液可加
我国的废旧织物的产量已有近1.5亿吨之多,但回收利用率却不足10%。现今,废旧棉纺织物回收主要以物理回收及化学回收为主,但物理回收难以像化学回收那样实现多次循环再利用。将废旧棉织物回收制备溶解浆,从而制备再生纤维素制品具有巨大的应用潜力。再生纤维素膜具有诸多优点,在包装领域具有非常广泛的应用。目前市场上的再生纤维素膜多为采用粘胶法生产的玻璃纸,生产工艺过程对环境污染较大,然而随着经济的高速发展,国
表面除锈除漆是旧金属工件重新加工或喷涂处理前的重要工序。处理过程中会产生大量粉尘,其不仅含有微细颗粒物,而且含有油漆残渣危险废物。其中大部分粉尘被后续除尘系统中的除尘设备拦截,仍有少量粉尘细颗粒逃逸,造成车间中环境粉尘浓度超标,影响工人健康。而聚丙烯熔喷纤维滤料,作为个体防护应用效果较佳,还可以应用于新风的空气净化。因此,针对喷丸除锈工艺粉尘,研究了聚丙烯熔喷滤料的过滤特性。本文选取了喷丸除锈工艺
随着工业化和城市化的发展,空气污染越发严重,空气污染物的组成也越发复杂,空气污染物除可吸入颗粒物(PM)外,还有多种有毒气体和有害微生物。蛋白质基静电纺丝材料由于其纤维表面具有大量的功能基团,在去除有毒气体的功能性过滤材料领域得到广泛研究。但大多数蛋白质原料成本高昂(乳清蛋白、胶原蛋白、丝素蛋白等),多用于如组织工程这类高附加值的材料领域;虽然还有一些产量丰富的蛋白质原料(如大豆、玉米),但他们是
塑料的合成被认为是上世纪的炼金术,其中不可或缺的添加剂即增塑剂,用于提高高聚物的性能及加工性能。邻苯二甲酸酯(PAEs)是最常用的增塑剂,可通过水、食物、皮肤接触和呼吸道进入人体,本质上属于环境激素,易对机体造成生殖毒性、基因毒性等,不少部门因此颁布限令。本课题选取水为介质,利用气相色谱-同位素稀释质谱法研究天然矿泉水和饮用纯净水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸
“絮”是纤维自然堆砌的纤维体,又称絮体或“絮材”,其亦指形成这一膨松结构的过程,常称“絮化”。絮与编、结和纺同为纺织物成形的最古老的方式之一。现代非织造布只是加入人工行为的絮体,是与天然絮特征最为相近的纤维体。然而,在人类社会发展之初,“絮”为何物?作何用途?即是否与编、结、绳一样同为工具出生?这是人们在纺织物史前文明考证中疏忽的一大分支。本文通过对常识絮体的概括,归纳以纤维直接成形织物的结构特征
由于皮肤、粘膜表面受损或器官组织的完整性破坏形成伤口。伤口的愈合过程复杂,易出现并发症,复发的频率也是显著的。在创伤愈合期间,医用敷料起到代替伤口表面的作用,促进伤口愈合。同时,新型医用敷料相比于传统医用敷料还具有强效抗菌、止血、减少瘢痕、高效吸收伤口渗出液、加速伤口愈合等功能,为患者减轻痛苦、尽早治愈患处,有广阔的市场前景。壳聚糖(CS)具有广谱抗菌性,以聚乙烯醇(PVA)为助纺剂,采用静电纺丝
碳纳米管(Carbon Nanotube,CNT)纱线兼具良好的电学、力学、热学等优异性能,同时具备良好的柔韧性,可应用于智能可穿戴纺织品。但是,目前工艺生产的CNT纱线直径非常小,仅能达到几十微米,且CNT之间仅依靠范德华力连接。此外,CNT纱线结构疏松,导致碳纳米管纱线的实际性能远低于理论值。因此,本课题利用聚乙烯亚胺(Polyethyleneimine,PEI)增强CNT之间的相互作用,利用