Mikroekanpulirani fazni materijali (PCM) su konstrukcijski funkcionalni materijali core-školjke formirani inkapsulirajućim faznim promjenama materijala (PCM) u mikropolimerima ili neorganskim školjkama. Njegova je osnovna funkcija apsorbirati ili otpustiti latentnu toplinu kroz proces fazne promjene (čvrsto-tečno / čvrsto-čvrste pretvorbe) za postizanje regulacije temperature i termalnog skladištenja energije, dok mikroekapsulacija rješava pročišćavanje tradicionalnog PCM-a.
Slijedi sustavna analiza iz dva aspekta:
--Osnovne karakteristike PCM mikrokapsula:
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%.
Toplinske performanse i stabilnost Nisko podhlađenje: fluktuacija temperature tokom postupka faznog promjena je mala (± 1-2 stepena) kako bi se osigurala tačna kontrola temperature. Trajnost ciklusa: Nakon 200 vrućih i hladnih ciklusa, brzina zadržavanja entpita> 95%. Poboljšanje termičke provodljivosti: dodavanjem termički provodljivih punila kao što su grafen (npr. GNPS / RCH hibridne školjke), toplotna provodljivost povećava se za 138% (do 0,65 W / (M · K)), a termički odgovor je ubrzan.
Mehanička i kemijska stabilnost otpornost na propuštanje: Izravna efikasno izolira osnovni materijal kako bi se izbjegla reakcija s podlogom (npr. Cement, tekstil) i poboljšava žilavost zida kapsule putem unakrsnog dizajna (npr. Višenamjenski akrilati). Otpornost na okoliš: Struktura dvostruke školjke (poput magnetronskog pljusak vanjskog sloja) može se odoljeti vlažnosti, kiselinom i alkalnom erozijom i produžiti životnu vezu.
Biokompatibilnost zaštite okoliša i sigurnosna biokompatibilnost: netoksični materijali poput regeneriranog hitina (RCH) i vodeni poliuretane koriste se za smanjenje upotrebe površinski aktivnih sredstava (poput izgradnje emulzije tehnologije). Aldehyde - na primjer, Wuhan Advanced Institute razvio je mikrokapsule bez formaldehida / niskog aldehida koji ispunjavaju standarde sigurnosti tekstila.
--Glavna primjena polja PCM mikrokapsula:
Tekstilni i odjevni predmet Inteligentna temperatura Tkanine:
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). Višenamjenska laminacija: samopostavljanje sa retardantima plamena (poput amonijum polifosfata) po sloju, dajući pamučnu tkaninu, dvostruka funkcija regulacije temperature / retardana od plamena (vrijednost LOI povećana je sa 19,9% na 24,4%). Optimizirana izdržljivost: Nakon loocell opterećenja vlakana sa mikrokapsulama od 20WT%, enthalpy od 20 vodenih pranja smanjena je za samo 9%.
Izgradnja energetske efikasnosti:
FAZE Promjena maltera i zidnih ploča: cementno malter miješano sa 40% frakcije mikrokapsula mogu smanjiti vršku temperature zida za 5,2 stupnjeva, značajno poboljšavajući termički izolacijski performanse sa 15% mikrokapsula na 0,07 W / K) (36%), što je pogodno za izolacijski materijal sa niskim gustoćom.
3. Termičko upravljanje elektroničkim uređajima:
Komore za isparavanje i termički provodljivi filmovi: grafen-poboljšani mikrokapsuli (GNPS / PU @ C22) koriste se za rasipanje topline 5G čipova, povećavajući stopu porasta temperature površine za 157% (vrijeme porasta temperature od 10 stepeni skraćeno je sa 360-ih do 140-ih). Termička kontrola baterije: Ugrađena fazna promenite komoru pare za stabilizaciju radne temperature modula litijumske baterije.
4. Kompozitni PCM sistemi:
Poliuretanski kompoziti: mikrokapsuli su složeni poliuretanskim čvrstim PCM-om, koji ne samo poboljšava entalnu vrijednost (poput polietilenskih glikolnih sustava), ali poboljšava mehaničku čvrstoću, koja se koristi u scenarijama dugog raspona temperature (30-100 stepeni).
Funkcionalna ekspanzija: Prilagođeni mikrokapsuli sa različitim temperaturama promjena faze (10-60 stepeni) za termičko upravljanje na više nivoa (npr. Lokalno hlađenje / toplina jastuka za sjedenje automobila).