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《内蒙古农业大学》 2015年
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基于碳素材料的自发热木质复合材料的电热性能研究

李祯  
【摘要】:基于碳素材料的自发热复合材料是一种新型木质材料,具有自发热功能,主要应用于发热地板上,该材料的开发对节约能源、减少污染具有十分重要的意义。为了让木质材料具有自发热功能,本文以木质材料为主要原料,碳素材料为增强发热材料,采用纳米发热技术和人造板技术相结合的工艺,制备自发热木质复合材料(石墨自发热复合材料、碳毡自发热复合材料、远红外电热油墨自发热复合材料),并分别对三种自发热材料的电热性能进行了研究。论文的主要研究结果有如下:(1)自发热石墨/木质复合材料最优工艺:石墨粒度为300目,石墨加量为50%,钛酸酯偶联剂加量为5%,通过试验发现在此条件下导热性能最好,复合材料的导热系数为0.0666W/m·K。当输入功率为20W时,通电15min后板面温度达到36℃。(2)自发热碳毡/木质复合材料最优工艺:3mm规格的碳毡制备的复合材料,通过试验发现在此条件下,材料的导热性能以及电热性能最好,测得材料的导热系数为0.0858W/m·K。当输入功率为10W时,通电15min后板面温度达到36℃;当输入功率为15W时,通电15min后板面温度达到41℃;当输入功率为20W时,通电15min后板面温度达到45℃。(3)自发热远红外电热油墨/木质复合材料:测试发现三种涂覆形试均可性,板面温差较小,温度分布较均匀,由于涂覆的形状不同,同一功率下,不同涂覆形状发热情况也不尽相同。室温下当输入功率为l0W时,通电15min后全涂覆的板面温度达到31℃,条状涂覆的板面温度达到31℃,U型回路涂覆的板面温度达到33℃;室温下当输入功率为15W时,通电15rmin后全涂覆的板面温度达到35℃,条状涂覆的板面温度达到36℃,U型回路涂覆的板面温度达到36℃;室温下当输入功率为20W时,通电15min后全涂覆的板面温度达到38℃,条状涂覆的板面温度达到40℃,U型回路涂覆的板面温度达到45℃。(4)以计算流体力学传热学为理论基础,利用Solidworks软件建立了材料的结构模型,并用Fluent软件对升温过程中材料的板面温度变化进行动态模拟仿真,将模拟结果与试验测试数据进行对比,结果基本一致,验证了仿真模型的有效性。
【学位授予单位】:内蒙古农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB332

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【参考文献】
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