Materiały zmiany fazy mikrokapsułkowanej (PCM) to rdzeniowe strukturalne materiały funkcjonalne utworzone przez kapsułkowe materiały do zmiany fazy (PCM) w mikropolimerach lub powłokach nieorganicznych. Jego podstawową cechą jest wchłanianie lub uwalnianie utajonego ciepła poprzez proces zmiany fazy (konwersja stała-ciecz/stałe-stała) w celu osiągnięcia regulacji temperatury i magazynowania energii cieplnej, podczas gdy mikrokapsułkowanie rozwiązuje problemy z wyciekiem, korozją i separacją faz tradycyjnego PCM.
Poniżej znajduje się systematyczna analiza z dwóch aspektów:
--Core Charakterystyka mikrokapsułek 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%.
Wydajność termiczna i stabilność Niskie podkolanie: Fluktuacja temperatury podczas procesu zmiany fazy jest niewielka (± 1–2 stopnia), aby zapewnić dokładną kontrolę temperatury. Trwałość cyklu: Po 200 gorących i zimnych cyklach, wskaźnik retencji entalpii> 95%. Ulepszenie przewodności cieplnej: Dodając wypełniacze przewodzące termicznie, takie jak grafen (np. Hybrydowe skorupy GNP/RCH), przewodność cieplna jest zwiększona o 138% (do 0,65 W/(m · k)), a odpowiedź termiczna jest przyspieszona.
Odporność na wycieki mechaniczne i chemiczne: skorupa skutecznie izoluje materiał rdzenia, aby uniknąć reakcji z podłożem (np. Cement, tekstylia) i poprawia wytrzymałość ściany kapsułki poprzez projektowanie krzyżowania (np. Wielofunkcyjne akrylaty). Odporność na środowisko: Struktura podwójnej skorupy (taka jak zewnętrzna warstwa osadzania rozpylania magnetronowego) może oprzeć się wilgotności, erozji kwasowej i alkalicznej oraz przedłużyć żywotność usług.
Ochrona ochrony środowiska i bezpieczeństwo biokompatybilność: materiały nietoksyczne, takie jak regenerowana chityna (RCH) i przenoszony przez wodę poliuretan, stosuje się w celu zmniejszenia stosowania środków powierzchniowo czynnych (takich jak technologia emulsji Pickering). Bez aldehydu: na przykład Wuhan Advanced Institute opracował mikrokapsułki wolne od formaldehydu/niskohydowego, które spełniają standardy bezpieczeństwa tekstylnego.
--Główne pola aplikacji mikrokapsułki PCM:
Tkaniny i odzież Inteligentne tkaniny kontroli temperatury:
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 (National Standard GB/T 352632017). Wielofunkcyjne laminowanie: samoorganizacja z opóźniaczami płomieni (takich jak polifosforan amonu) według warstwy, nadając tkaninie bawełnianej podwójną funkcję regulacji temperatury/opóźnienia płomienia (wartość LOI wzrosła z 19,9% do 24,4%). Zoptymalizowana trwałość: Po obciążeniu światłowodu Lyocell za pomocą mikrokapsułek o 20 WT% entalpia 20 przemyków wody została zmniejszona tylko o 9%.
Budowanie efektywności energetycznej:
Zmiana fazowa Panele i panele ścienne: zaprawa cementowa zmieszana z 40% mikrokapsułki frakcji objętościowej mogą zmniejszyć szczytową temperaturę ściany o 5,2 stopnia i opóźnić przenoszenie ciepła o 145 minut, znacznie poprawiając wydajność izolacji termicznej. Beton foam: cement piankowy z 15% mikrokapsułkami może zmniejszyć przewodność cieplną do 0,07 W/(M · K) (36%), która jest odpowiednia dla materiałów o niskiej dynamice.
3. Zarządzanie termicznie urządzeń elektronicznych:
Komory par i folii przewodzące termicznie: mikrokapsułki wzmocnione grafenem (GNP/pu@C22) są używane do rozpraszania ciepła 5G, zwiększając szybkość wzrostu temperatury o 157% (czas wzrostu temperatury 10 stopni jest skrócony z 360 do 140s). Kontrola termiczna akumulatora: Zmiana fazy wbudowanej komory pary w celu ustabilizowania temperatury roboczej modułu baterii litowej.
4. Systemy kompozytowe PCM:
Kompozyty na bazie poliuretanu: mikrokapsułki są spompowane z poliuretanem stałym PCM, który nie tylko poprawia wartość entalpii (taką jak systemy oparte na glikolu polietylenowym), ale także zwiększają wytrzymałość mechaniczną, która jest stosowana w scenariuszach kontroli temperatury długoterminowej (30–100 stopni).
Rozszerzenie funkcjonalne: dostosowane mikrokapsułki o różnych temperaturach zmiany faz (10–60 stopni) do wielopoziomowego zarządzania termicznego (np. Lokalne chłodzenie/ciepło poduszek fotelicznych).