I materiali di cambiamento di fase microincapsulati (PCM) sono materiali funzionali strutturali del guscio core formato da materiali di cambiamento di fase (PCM) in micropolimeri o gusci inorganici. La sua caratteristica centrale è quella di assorbire o rilasciare il calore latente attraverso il processo di cambio di fase (conversione solida-liquido/solido) per ottenere la regolazione della temperatura e l'accumulo di energia termica, mentre la microincapsulamento risolve i problemi di perdita, corrosione e separazione di fase del PCM tradizionale.
Quello che segue è un'analisi sistematica da due aspetti:
--Caratteristiche fondamentali delle microcapsule 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%.
Prestazioni termiche e stabilità bassa sottobicchi: la fluttuazione della temperatura durante il processo di cambio di fase è ridotta (± 1-2 gradi) per garantire un controllo della temperatura accurato. Durabilità del ciclo: dopo 200 cicli caldi e freddi, il tasso di ritenzione di entalpia> 95%. Miglioramento della conducibilità termica: aggiungendo riempitivi termicamente conduttivi come il grafene (ad es. Conchiglie ibride GNPS/RCH), la conducibilità termica è aumentata del 138% (fino a 0,65 W/(m · k)) e la risposta termica è accelerata.
Resistenza alle perdite di stabilità meccanica e chimica: il guscio isola efficacemente il materiale del nucleo per evitare la reazione con il substrato (ad es. Cemento, tessuti) e migliora la tenacità della parete della capsula attraverso il design di reticolazione (ad esempio, acrilati multifunzionali). Resistenza ambientale: la struttura a doppio guscio (come lo strato esterno della deposizione di sputtering del magnetron) può resistere all'umidità, all'erosione acida e alcalina e prolunga la vita di servizio.
Biocompatibilità per la protezione e la sicurezza ambientale: materiali non tossici come la chitina rigenerata (RCH) e il poliuretano a base d'acqua vengono utilizzati per ridurre l'uso di tensioattivi (come la tecnologia di emulsione Pickering). Senza Aldeide: ad esempio, Wuhan Advanced Institute ha sviluppato microcapsule senza formaldeide/a bassa aldeide, che soddisfano gli standard di sicurezza tessile.
--Principali campi di applicazione delle microcapsule PCM:
Tessili e abbigliamento FACCHI DI CONTROLLO DI TEMPERATURA INTELLIGENTE:
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). Laminazione multifunzionale: autoassemblaggio con ritardanti di fiamma (come il polifosfato di ammonio) strato per strato, dando al tessuto di cotone la doppia funzione della regolazione della temperatura/ritardante di fiamma (il valore LOI è aumentato dal 19,9% al 24,4%). Durabilità ottimizzata: dopo il carico in fibra di Lyocell con microcapsule al 20wt%, l'entalpia di 20 lavaggi d'acqua è stata ridotta solo del 9%.
Costruire l'efficienza energetica:
Pannelli di mortaio e pareti di cambio di fase: il mortaio di cemento miscelato con microcapsule di frazione di volume del 40% può ridurre la temperatura di picco della parete di 5,2 gradi e ritardare il trasferimento di calore di 145 minuti, migliorando significativamente le prestazioni di isolamento termico. Calcestruzzo di foam: il cemento di schiuma con bassa densità.
3. Gestione termica dei dispositivi elettronici:
Camere di vapore e film termicamente conduttivi: microcapsule potenziate dal grafene (GNPS/PU@C22) vengono utilizzate per la dissipazione del calore dei chip 5G, aumentando il tasso di aumento della temperatura superficiale del 157% (il tempo di aumento della temperatura di 10 gradi viene ridotto da 360 a 140). Controllo termico della batteria: Cambio di fase incorporato Camera di vapore per stabilizzare la temperatura di lavoro del modulo batteria al litio.
4. Sistemi PCM compositi:
Compositi a base di poliuretano: le microcapsule sono aggravate con PCM solido in poliuretano, che non solo migliora il valore di entalpia (come i sistemi a base di polietilenglicole), ma migliora anche la resistenza meccanica, che viene utilizzata in scenari di controllo della temperatura a lungo termine (30-100 gradi).
Espansione funzionale: microcapsule personalizzate con diverse temperature di cambio di fase (10-60 gradi) per la gestione termica multilivello (ad es. Raffreddamento locale/calore dei cuscini dei seggiolini auto).