Mikrokapseeritud faasimuutuse materjalid (PCM) on südamiku kestaga struktuurilised funktsionaalsed materjalid, mis on moodustatud faasimuutuse materjalide (PCM) kapseldamisel mikropolümeerides või anorgaanilistes kestades. Selle põhifunktsioon on latentse kuumuse absorbeerimine või vabastamine faasimuutuse protsessi (tahke-vedeliku/tahke tahke teisendamise) kaudu, et saavutada temperatuuri reguleerimine ja soojusenergia säilitamine, samas kui mikrokapseldamine lahendab traditsioonilise PCM-i lekke, korrosiooni ja faasi eraldamise probleemid.
Järgnev on süstemaatiline analüüs kahest aspektist:
--PCM mikrokapslite põhiomadused:
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%.
Termiline jõudlus ja stabiilsus Madal alajahutus: temperatuuri kõikumine faasi muutmise käigus on temperatuuri täpse kontrolli tagamiseks väike (± 1–2 kraad). Tsükli vastupidavus: Pärast 200 kuuma ja külma tsüklit on entalpiapeetus> 95%. Soojusjuhtivuse suurendamine: lisades termiliselt juhtivaid täiteaineid nagu grafeen (nt GNP -d/RCH hübriidkestad), suureneb soojusjuhtivus 138% (kuni 0,65 W/(M · K)) ja soojusreaktsioon kiireneb.
Mehaaniline ja keemiline stabiilsuse lekkekindlus: kest isoleerib südamiku materjali tõhusalt, et vältida reaktsiooni substraadiga (nt tsement, tekstiilid) ja parandab kapsli seina sitkust ristsidumise kaudu (nt multifunktsionaalsed akrüülid). Keskkonnaresistentsus: kahekorruseline struktuur (näiteks magnetroni pritsimise ladestumise väliskiht) võib vastu seista niiskusele, happele ja leelisele erosioonile ning pikendada kasutusaega.
Keskkonnakaitse ja ohutuse biosobivus: pindaktiivsete ainete kasutamise vähendamiseks kasutatakse mittetoksilisi materjale nagu regenereeritud kitiin (RCH) ja vees leviv polüuretaan. Aldehüüdivaba: näiteks on Wuhan Advanced Institute välja töötanud formaldehüüdivabad/madala maddehüüdiga mikrokapslid, mis vastavad tekstiilohutuse standarditele.
--PCM -mikrokapslite peamised rakendusväljad:
Tekstiili- ja rõivaväli intelligentsed temperatuurikangad:
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 (Riiklik standard GB/T 352632017). Multifunktsionaalne lamineerimine: iseseisev leegiaeglustajatega (näiteks ammooniumpolüfosfaat) kiht kihi abil, andes puuvillakangale temperatuuri reguleerimise/leegi aeglustumise kahe funktsiooni (LOI väärtus kasvas 19,9% -lt 24,4% -ni). Optimeeritud vastupidavus: Pärast Lyocelli kiudainete laadimist 20 mahuga mikrokapslitega vähenes 20 veepesu entalpia ainult 9%.
Ehituse energiatõhusus:
Faasivahetusmördi ja seinapaneelide: tsemendimört, mis on segatud 40% mahufraktsiooniga mikrokapslitega, võib seina tipptemperatuuri vähendada 5,2 kraadi võrra ja soojusülekandega viivitada 145 minuti võrra, parandades märkimisväärselt soojusisolatsiooni jõudlust.FOAM-betooni: vahttsement 15% -lise mikrokapslitega võib vähendada soojuslikku distsiontentiteeti 0,07 w/m 36-ni).
3. elektroonikaseadmete termiline haldamine:
Aurukambrid ja termiliselt juhtivad kiled: grafeeniga täiustatud mikrokapslid (GNP-d/PU@C22) kasutatakse 5G kiipide soojuse hajumiseks, suurendades pinna temperatuuri tõusu kiirust 157% (10-kraadise temperatuuri tõusu aeg lüheneb 360-lt 140-ndatele). Aku termiline juhtimine: manustatud faasivahetuse aurukamber liitiumaku mooduli töötemperatuuri stabiliseerimiseks.
4. komposiit PCM -süsteemid:
Polüuretaanil põhinevad komposiidid: mikrokapslid ühendatakse polüuretaantasemega PCM-iga, mis mitte ainult ei paranda entalpia väärtust (näiteks polüetüleenist glükoolipõhiseid süsteeme), vaid suurendavad ka mehaanilist tugevust, mida kasutatakse pika ulatusega temperatuuri kontrolli stsenaariumide korral (30–100 kraadi).
Funktsionaalne laienemine: kohandatud mikrokapslid, millel on erinevad faasivahetuse temperatuurid (10–60 kraadi) mitmetasandilise termilise majandamise jaoks (nt turvatoolide padjade kohalik jahutus/soojus).