Mikrokapsulētās fāzes maiņas materiāli (PCM) ir serdes apvalka strukturālie funkcionālie materiāli, kas veidojas, iekapsulējot fāzes maiņas materiālus (PCM) mikropolimēros vai neorganiskos čaumalās. Tās galvenā īpašība ir absorbēt vai izdalīt latento siltumu, izmantojot fāzes maiņas procesu (cietā šķidruma/cietā viela, kas atrodas), lai panāktu temperatūras regulēšanu un termiskās enerģijas uzkrāšanu, savukārt mikrokapsulācija atrisina tradicionālā PCM noplūdes, korozijas un fāzes atdalīšanas problēmas.
Šis ir sistemātiska analīze no diviem aspektiem:
--PCM mikrokapsulu galvenie raksturlielumi:
Packaging structure and thermal management mechanism Core-shell design: The core material is paraffin alkane (such as n-octadecane, n-docadecane) or fatty acid esters, and the shell material is commonly used polyurea, polyurethane, acrylate or inorganic material, and the thickness is usually 5–40 μm. Dynamic temperature regulation: The phase change occurs near the set phase change temperature (such as 28°C human comfort temperature): high temperature heat absorption (solid → liquid), low temperature heat release (liquid → solid), to achieve two-way temperature buffering. High energy storage density: the enthalpy of fusion can reach 150–220 J/g (e.g., the enthalpy value of n-octadecane microcapsules is 214.2 J/g), and the coating efficiency is >80%.
Termiskā veiktspēja un stabilitāte Zema subcoodošana: temperatūras svārstības fāzes maiņas procesā ir mazas (± 1–2 grādi), lai nodrošinātu precīzu temperatūras kontroli. Cikla izturība: Pēc 200 karstajiem un aukstajiem cikliem entalpijas aiztures līmenis> 95%. Siltumvadītspējas uzlabošana: pievienojot termiski vadītspējīgas pildvielas, piemēram, grafēnu (piemēram, GNP/RCH hibrīdu apvalkus), siltumvadītspēja tiek palielināta par 138% (līdz 0,65 w/(m · k)), un termiskā reakcija tiek paātrināta.
Mehāniskā un ķīmiskā stabilitātes noplūdes pretestība: apvalks efektīvi izolē serdes materiālu, lai izvairītos no reakcijas ar substrātu (piemēram, cements, tekstilizstrādājumi), un uzlabo kapsulas sienas izturību caur šķērssaistīšanas dizainu (piemēram, daudzfunkcionāli akrilāti). Vides pretestība: dubultā apvalka struktūra (piemēram, magnetrona spridzināšanas nogulsnēšanās ārējais slānis) var pretoties mitrumam, skābei un sārmu erozijai un pagarināt kalpošanas laiku.
Vides aizsardzība un drošības bioloģiski savietojamība: netoksiski materiāli, piemēram, reģenerēts hitīns (RCH) un ūdens poliuretāns, tiek izmantoti, lai samazinātu virsmaktīvo vielu izmantošanu (piemēram, Pickering emulsijas tehnoloģiju). Aldehīdā: Piemēram, Wuhan Advanced Institute ir izstrādājis formaldehīdu, kas nesatur/ar zemu aldehīdu mikrokapsulas, kas atbilst tekstilizstrādājumu drošības standartiem.
--PCM mikrokapsulu galvenie lietojumprogrammu lauki:
Tekstilizstrādājumu un apģērba lauks Inteliģentu temperatūras kontroles audumi:
Microcapsules are integrated into fibers through dipping, coating or spinning, and are used in sports underwear, cooling bedding, etc., with a contact cooling coefficient Qmax >0.3 (valsts standarta GB/T 352632017). Daudzfunkcionāla laminēšana: pašmontāža ar liesmas slaucītājiem (piemēram, amonija polifosfāta) slāni ar slāni, dodot kokvilnas audumam divkāršo temperatūras regulēšanas/liesmas slaucītāja funkciju (LOI vērtība palielinājās no 19,9% līdz 24,4%). Optimizēta izturība: Pēc Lyocell šķiedru iekraušanas ar 20WT% mikrokapsulām 20 ūdens mazgāšanas entalpija tika samazināta tikai par 9%.
Energoefektivitātes veidošana:
Fāzes maiņa javas un sienas paneļi: cementa java, kas sajaukta ar 40% tilpuma frakcijas mikrokapsulām, var samazināt sienas maksimālo temperatūru par 5,2 grādiem un aizkavēt siltuma pārnesi par 145 minūtēm, ievērojami uzlabojot termiskās izolācijas veiktspēju. Svītru betons: putu cements ar 15% mikrokapsuliem var samazināt termisko vadītspēju līdz 0,07 w/m · k) (36%), kas ir piemērota.
3. Elektronisko ierīču termiskā pārvaldība:
Tvaika kameras un termiski vadītspējīgas plēves: ar grafēnu pastiprinātas mikrokapsulas (GNPS/PU@C22) tiek izmantotas 5G mikroshēmu siltuma izkliedēšanai, palielinot virsmas temperatūras paaugstināšanās ātrumu par 157% (10 grādu temperatūras paaugstināšanās laiks tiek saīsināts no 360. līdz 140s). Akumulatora termiskā vadība: Iegultā fāzes maiņa tvaika kamera, lai stabilizētu litija akumulatora moduļa darba temperatūru.
4. Kompozītmateriālu PCM sistēmas:
Poliuretāna bāzes kompozīti: mikrokapsulas ir papildinātas ar poliuretāna cieto PCM, kas ne tikai uzlabo entalpijas vērtību (piemēram, polietilēnglikola balstītas sistēmas), bet arī uzlabo mehānisko izturību, ko izmanto ilgstošas temperatūras kontroles scenārijos (30–100 grādi).
Funkcionālā izplešanās: pielāgotas mikrokapsulas ar dažādu fāžu maiņas temperatūru (10–60 grādi) daudzlīmeņu termiskai pārvaldībai (piemēram, vietēja dzesēšana/automašīnas sēdekļu spilvenu siltums).