Mikrokapsulirani materiali za spreminjanje faz (PCM) so strukturni funkcionalni materiali jedrne lupine, ki jih tvorijo materiali za spreminjanje faznih sprememb v mikropolimerih ali anorganskih lupinah. Njegova temeljna značilnost je absorpcija ali sproščanje latentne toplote skozi proces sprememb faze (trdno-tekočina/trdna pretvorba), da se doseže regulacijo temperature in shranjevanje toplotne energije, medtem ko mikrokapsulacija rešuje uhajanje, korozijsko in fazno ločevanje tradicionalnih PCM.
Sledi sistematična analiza iz dveh vidikov:
--Ključne značilnosti mikrokapsul PCM:
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%.
Termična zmogljivost in stabilnost Nizko podhladitev: nihanje temperature med postopkom spreminjanja faze je majhno (± 1–2 stopinj), da se zagotovi natančen nadzor temperature. Trajnost cikla: Po 200 vročih in hladnih ciklih je stopnja zadrževanja entalpije> 95%. Povečanje toplotne prevodnosti: Z dodajanjem toplotno prevodnih polnil, kot je grafen (npr. GNP/RCH hibridne lupine), se toplotna prevodnost poveča za 138% (do 0,65 W/(M · K)) in toplotni odziv se pospeši.
Odpornost z mehanskim in kemijskim stabilnosti: lupina učinkovito izolira jedrski material, da se izogne reakciji s substratom (npr. Cement, tekstil) in izboljša žilavost stene kapsule s pomočjo navzkrižnega oblikovanja (npr. Večfunkcionalni akrilati). Okoljska odpornost: struktura dvojne lupine (kot je zunanja plast za brizganje magnetrona) se lahko upira vlagi, kislini in alkalijski eroziji ter podaljša življenjsko dobo storitve.
Okoljska varstvo in varnostna biokompatibilnost: nestrupeni materiali, kot sta regenerirani hitin (RCH) in poliuretan, se uporabljajo za zmanjšanje uporabe površinsko aktivnih snovi (kot je nabiranje emulzijske tehnologije). Brez aldehida: Na primer, Wuhan Advanced Institute je razvil mikrokapsule brez formaldehida/nizko aldehida, ki izpolnjujejo varnostne standarde tekstila.
--Glavna aplikacijska polja mikrokapsul PCM:
Tekstilne in oblačila Inteligentne tkanine za nadzor temperature:
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 (nacionalni standard GB/T 352632017). Večfunkcionalna laminacija: samonastavitev z plamenskimi zaviralci (kot je amonijev polifosfat) plast s plastjo, kar daje bombažni tkanini dvojna funkcija regulacije temperature/zaviralca plamena (vrednost LOI se je povečala z 19,9% na 24,4%). Optimizirana trajnost: Po nalaganju vlaken liocelic z 20 -odstotnimi mikrokapsulami se je entalpija z 20 vodnimi pranji zmanjšala za le 9%.
Gradnja energetske učinkovitosti:
Fazna sprememba malte in stenske plošče: cementna malta, pomešana s 40% volumskimi frakcijskimi mikrokapsulami, lahko znižajo najvišjo temperaturo stene za 5,2 stopinj in zaostajajo za prenos toplote za 145 minut, kar bistveno izboljša zmogljivost toplotne izolacije. Pena betona: pena s 15% mikrokapsula lahko zmanjšuje, da je primerna za 0,07 W/K) (M · K) materiali.
3. Toplotno upravljanje elektronskih naprav:
Parne komore in toplotno prevodni filmi: mikrokapsule, povečane z grafenom (GNP/PU@C22), se uporabljajo za odvajanje toplote 5G čipov, kar poveča stopnjo dviga površinske temperature za 157% (čas dviga temperature 10 stopinj se skrajša s 360-ih do 140-ih). Termična krmiljenje baterije: vgrajena faza spremeni parna komora za stabilizacijo delovne temperature litijevega baterijskega modula.
4. kompozitni PCM sistemi:
Kompoziti na osnovi poliuretana: mikrokapsule so sestavljene s poliuretanskim trdnim PCM, ki ne samo izboljša vrednost entalpije (kot so sistemi, ki temeljijo na polietilenskem glikolu), ampak tudi povečajo mehansko trdnost, ki se uporablja v scenarijih nadzora temperaturnega temperature dolgega obdobja (30–100 stopinj).
Funkcionalna širitev: prilagojene mikrokapsule z različnimi faznimi temperaturami (10–60 stopinj) za večstopenjsko upravljanje toplotnega upravljanja (npr. Lokalno hlajenje/toplina blazin za avtomobilski sedež).