חומרי שינוי פאזה מיקרו-מכוסה (PCM) הם חומרים פונקציונליים מבניים של קליפת ליבה הנוצרים על ידי עטיפה של חומרי שינוי פאזות (PCM) במיקרופולימרים או פגזים אורגניים. מאפיין הליבה שלה הוא לספוג או לשחרר חום סמוי בתהליך שינוי הפאזה (המרה מוצקה/מוצקה-מוצקה) כדי להשיג ויסות טמפרטורה ואחסון אנרגיה תרמית, ואילו מיקרו-סולקפסולציה פותרת את בעיות הדליפה, קורוזיה והפרדת פאזות של PCM מסורתי.
להלן ניתוח שיטתי משני היבטים:
--מאפייני ליבה של מיקרו -קפסות 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%.
ביצועים תרמיים ויציבות קירור משנה נמוך: תנודת הטמפרטורה בתהליך שינוי הפאזה היא קטנה (± 1-2 מעלות) כדי להבטיח בקרת טמפרטורה מדויקת. עמידות מחזור: לאחר 200 מחזורים חמים וקרים, שיעור השמירה האנטלפית> 95%. שיפור מוליכות תרמית: על ידי הוספת חומרי מילוי מוליכים תרמית כמו גרפן (למשל, פגזים היברידיים של GNP/RCH), המוליכות התרמית מוגברת ב- 138% (עד 0.65 W/(M · K)) והתגובה התרמית מואצת.
עמידות בפני דליפה מכנית וכימית: הקליפה מבודדת ביעילות את חומר הליבה כדי למנוע תגובה עם המצע (למשל, מלט, טקסטיל) ומשפרת את הקשיחות של קיר הקפסולה באמצעות תכנון קישור צולב (למשל, אקרילטים רב-פונקציונליים). התנגדות סביבתית: מבנה הקליפה הכפולה (כמו שכבה חיצונית של התמצית מגנטרון) יכול לעמוד בפני לחות, חומצה ושחיקת אלקלי, ולהאריך את חיי השירות.
הגנה על הסביבה וביו-תאימות ביולוגית: חומרים לא רעילים כמו צ'יטין מחודש (RCH) ופוליאוריטן הנישא במים משמשים להפחתת השימוש בחומרים פעילי שטח (כמו טכנולוגיית תחליב פיקרינג). נטולת אלדהיד: לדוגמא, המכון המתקדם של ווהאן פיתח מיקרו-קפסות ללא פורמלדהיד/דל-אלדהיד, העומדות בתקני בטיחות טקסטיל.
--שדות יישומים עיקריים של מיקרו -קפסות PCM:
שדה טקסטיל ושדה בגדים בדים בקרת טמפרטורה חכמה:
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). למינציה רב-פונקציונלית: הרכבה עצמית עם מעכבי להבה (כמו אמוניום פוליפוספט) שכבה לפי שכבה, ומעניקה לבד הכותנה את התפקוד הכפול של ויסות טמפרטורה/מעכב להבה (ערך LOI עלה מ- 19.9% ל 24.4%). עמידות אופטימלית: לאחר העמסת סיבים של Lyocell עם 20WT% מיקרו -קפסולות, האנטלפיה של 20 שטיפות מים הופחתה ב- 9% בלבד.
בניית יעילות אנרגטית:
לשינוי פאזות לוחות מרגמה וקיר: מרגמה מלטית מעורבבת עם 40% מיקרו-קפסות של שבר בנפח יכולות להפחית את טמפרטורת השיא של הקיר במידה של 5.2 מעלות ולעכב את העברת החום ב -145 דקות, ולשפר משמעותית את ביצועי הבידוד התרמי. בטון FOAM: מלט קצף עם 15% מיקרו-כיוונים יכול להפחית את המוליכות התרמית ל 0.07 W/(M- K).
3. ניהול תרמי של מכשירים אלקטרוניים:
תאי אדים וסרטים מוליכים תרמית: מיקרו-קפסות משופרות גרפן (GNPs/PU@C22) משמשים לפיזור חום של שבבי 5G, מה שמגדיל את קצב עליית טמפרטורת השטח ב- 157% (זמן עליית הטמפרטורה של 10 מעלות מתקצר מ- 360 ל- 140s). בקרה תרמית של סוללה: תא החליפה שלב משובץ תא אדי כדי לייצב את טמפרטורת העבודה של מודול סוללת הליתיום.
4 מערכות PCM מורכבות:
מרוכבים מבוססי פוליאוריטן: מיקרו-קפסולות מורכבות ב- PCM מוצק פוליאוריטן, מה שלא רק משפר את ערך האנטלפיה (כמו מערכות מבוססות גליקול פוליאתילן), אלא גם משפר את החוזק המכני, המשמש בתרחישים לבקרת טמפרטורה ארוכת טמפרטורה (30-100 מעלות).
התרחבות פונקציונלית: מיקרו-קפסות בהתאמה אישית עם טמפרטורות שונות של שינוי פאזות (10-60 מעלות) לניהול תרמי רב-דרגתי (למשל, קירור מקומי/חום של כריות מושב לרכב).