Mikrokapsüllenmiş faz değişim malzemeleri (PCM), mikropolimerlerde veya inorganik kabuklarda kapsülleme faz değişim malzemeleri (PCM) ile oluşturulan çekirdek kabuklu yapısal fonksiyonel malzemelerdir. Temel özelliği, sıcaklık düzenlemesi ve termal enerji depolama alanına ulaşmak için faz değişim işlemi (katı-sıvı/katı-katı dönüşüm) boyunca gizli ısıyı emmek veya serbest bırakmaktır.
Aşağıdakiler iki açıdan sistematik bir analizdir:
--PCM mikrokapsüllerinin temel özellikleri:
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%.
Termal performans ve stabilite Düşük soğutma: Faz değişim işlemi sırasında sıcaklık dalgalanması, doğru sıcaklık kontrolünü sağlamak için küçüktür (± 1-2 derece). Döngü Dayanıklılığı: 200 sıcak ve soğuk döngüden sonra entalpi tutma oranı>%95. Termal iletkenlik artışı: Grafen (örn. GNPS/RCH hibrid kabukları) gibi termal olarak iletken dolgular ekleyerek, termal iletkenlik% 138 (0.65 w/(m · k)) arttırılır ve termal tepki hızlanır.
Mekanik ve kimyasal stabilite sızıntı direnci: Kabuk, substratla reaksiyonu önlemek için çekirdek malzemeyi etkili bir şekilde izole eder (örn. Çimento, tekstil) ve çapraz bağlama tasarımıyla (örn. Çok işlevli akrilatlar) kapsül duvarının sertliğini geliştirir. Çevresel Direnç: Çift kabuklu yapı (manyetron püskürtme birikimi dış tabakası gibi) nem, asit ve alkali erozyonuna direnebilir ve servis ömrünü uzatabilir.
Çevre Koruma ve Güvenlik Biyouyumluluk: Yüzey aktif cisimlerinin (Pickering emülsiyon teknolojisi gibi) kullanımını azaltmak için rejenere kitin (RCH) ve su kaynaklı poliüretan gibi toksik olmayan malzemeler kullanılır. Aldehitsiz: Örneğin, Wuhan Advanced Institute, tekstil güvenlik standartlarını karşılayan formaldehit içermeyen/düşük aldehit mikrokapsüller geliştirmiştir.
--PCM mikrokapsüllerinin ana uygulama alanları:
Tekstil ve giysi alanı Akıllı sıcaklık kontrol kumaşları:
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 (Ulusal Standart GB/T 352632017). Çok işlevli laminasyon: Alev geciktiricileri (amonyum polifosfat gibi) tabakası ile kendi kendine montaj, pamuk kumaşa sıcaklık regülasyonu/alev geciktiricinin ikili fonksiyonunu verir (LOI değeri% 19.9'dan% 24.4'e yükselir). Optimize edilmiş dayanıklılık:% 20'lik mikrokapsül ile Lyocell lif yüklenmesinden sonra, 20 su yıkamasının entalpisi sadece% 9 azaldı.
Enerji Verimliliği Bina:
Faz Değişikliği Harç ve Duvar Panelleri:% 40 hacim fraksiyonu ile karıştırılmış çimento harç Mikrokapsüller, duvarın tepe sıcaklığını 5,2 derece azaltabilir ve ısı transferini 145 dakika geciktirebilir, termal yalıtım performansını önemli ölçüde iyileştirebilir.% 15 mikrokapsüllü köpük çimentosu, termal iletkenliği azaltma için 0,07 w/(m · k) (m · k)% 36) azaltabilir.
3. Elektronik cihazların termal yönetimi:
Buhar odaları ve termal olarak iletken filmler: Grafen ile güçlendirilmiş mikrokapsüller (GNPS/PU@C22), 5G yongalarının ısı yayılması için kullanılır, bu da yüzey sıcaklığı artış oranını% 157 artırır (10 derece sıcaklık artış süresi 360'dan 140'a kadar kısalır). Pil Termal Kontrol: Lityum pil modülünün çalışma sıcaklığını stabilize etmek için gömülü faz değişim buhar odası.
4. Kompozit PCM sistemleri:
Poliüretan bazlı kompozitler: Mikrokapsüller, sadece entalpi değerini (polietilen glikol bazlı sistemler gibi) iyileştirmekle kalmayan, aynı zamanda uzun açıklıklı sıcaklık kontrol senaryolarında (30-100 derece) kullanılan mekanik mukavemeti arttıran poliüretan katı PCM ile birleştirilir.
Fonksiyonel Genişleme: Çok seviyeli termal yönetim için farklı faz değişim sıcaklıklarına (10-60 derece) sahip özelleştirilmiş mikrokapsüller (örn., Yerel soğutma/araba koltuğu minderlerinin sıcaklığı).