Mikroenkapsulirani materijali za promjenu faze (PCM) su strukturni funkcionalni materijali jezgrene školjke formirani inkapsulirajućim materijalima za promjenu faze (PCM) u mikropolimerima ili anorganskim školjkama. Njegova jezgra je apsorbiranje ili oslobađanje latentne topline kroz postupak promjene faze (pretvorba kruta-tekućina/čvrsto-čvrstog) kako bi se postigla regulacija temperature i skladištenje toplinske energije, dok mikrokapsulacija rješava probleme razdvajanja istjecanja korozije i faze tradicionalnog PCM-a.
Slijedi sustavna analiza iz dva aspekta:
--Temeljne 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 tijekom postupka promjene faze je mala (± 1–2 stupnjeva) kako bi se osigurala točna kontrola temperature. Izdržljivost ciklusa: Nakon 200 vrućih i hladnih ciklusa, stopa zadržavanja entalpije> 95%. Povećanje toplinske vodljivosti: dodavanjem termički provodljivih punila kao što su grafen (npr. GNP/RCH hibridne školjke), toplinska vodljivost se povećava za 138% (do 0,65 w/(m · k)) i toplinski odgovor se ubrzava.
Mehanička i kemijska otpornost na stabilnost: Školjka učinkovito izolira jezgru materijala kako bi se izbjegla reakcija s supstratom (npr. Cement, tekstil) i poboljšava žilavost zida kapsule kroz umrežavajući dizajn (npr. Multifunkcionalni akrilatirani). Otpornost na okoliš: struktura dvostruke ljuske (poput vanjskog sloja taloženja magnetrona) može odoljeti vlažnosti, kiselini i alkalijskoj eroziji i produžiti radni vijek.
Biokompatibilnost zaštite okoliša i sigurnosti: netoksični materijali poput regeneriranog hitina (RCH) i poliuretana koji se prenosi na vodu koriste se za smanjenje upotrebe površinski aktivnih tvari (poput pickering emulzijske tehnologije). Bez aldehida: Na primjer, Wuhan Advanced Institute razvio je mikrokapsule bez formaldehida/nisko-adehida, koje udovoljavaju standardima sigurnosti tekstila.
--Glavna polja aplikacija PCM mikrokapsula:
Tekstilno i odjeće polje Inteligentne tkanine za kontrolu temperature:
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). Multifunkcionalna laminacija: samo-sastavljanje s retardiranim plamenima (poput amonijevog polifosfata) slojem slojem, dajući pamučnoj tkanini dvostruku funkciju regulacije temperature/retardantnog plamena (vrijednost LOI porasla je sa 19,9% na 24,4%). Optimizirana izdržljivost: Nakon punjenja vlakana od liocela s 20 WT% mikrokapsula, entalpija 20 pranja vode smanjena je za samo 9%.
Izgradnja energetske učinkovitosti:
Mjesnica i zidne ploče za promjenu faze: Minobacač cementa pomiješan s mikrokapsulama od 40% volumena može smanjiti vršnu temperaturu zida za 5,2 stupnjeva i odgoditi prijenos topline za 145 minuta, značajno poboljšavajući performanse toplinske izolacije. Konkret za beton: pjenasti cement s 15% mikrokapsulama može smanjiti 0,07 W/(MA) (MA) (MA) (MA) (MA) (MA) (MA) (MA) (MA) (MA) (MA) (MA) (MA) (MA) (MA) (NISKASTSKI PROIZVODI.
3. Toplinsko upravljanje elektroničkim uređajima:
Komore pare i termički vodljivi filmovi: Mikrokapsule pojačane grafenom (GNPS/PU@C22) koriste se za toplinsko rasipanje od 5 g čipova, povećavajući brzinu porasta temperature površine za 157% (vrijeme porasta temperature od 10 stupnjeva skraćeno je sa 360 na 140s). Termička kontrola baterije: Ugrađena faza Promjena komore za stabilizaciju radne temperature modula litij baterija.
4. Kompozitni PCM sustavi:
Kompoziti na bazi poliuretana: Mikrokapsule su složene s poliuretanskim čvrstim PCM-om, što ne samo da poboljšava vrijednost entalpije (kao što su sustavi na bazi polietilen glikola), već također povećavaju mehaničku čvrstoću, koja se koristi u scenarijima kontrole temperature dugog raspona (30–100 stupnjeva).
Funkcionalna ekspanzija: Prilagođene mikrokapsule s različitim temperaturama promjene faze (10–60 stupnjeva) za toplinsko upravljanje na više razina (npr. Lokalno hlađenje/toplina jastuka za autosjedalice).