Materiály pro změnu fáze mikrokapsulovaných (PCM) jsou strukturální funkční materiály jádra tvořené zapouzdřením materiálů pro změnu fáze (PCM) v mikropolymemech nebo anorganických skořápkách. Jeho hlavním rysem je absorbovat nebo uvolňovat latentní teplo v procesu změny fáze (konverze pevné kapaliny/pevné látky), aby se dosáhlo regulace teploty a skladování tepelné energie, zatímco mikroenkapsulace řeší problémy s únikem, korozí a separací fáze tradičního PCM.
Následuje systematická analýza ze dvou aspektů:
--Základní vlastnosti mikrokapsul 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%.
Tepelný výkon a stabilita Nízká podchlazení: Kolísání teploty během procesu změny fáze je malé (± 1–2 stupeň), aby byla zajištěna přesná kontrola teploty. Trvanlivost cyklu: Po 200 horkých a studených cyklech je míra retence entalpie> 95%. Zvýšení tepelné vodivosti: Přidáním tepelně vodivých plniv, jako je grafen (např. Hybridní skořápky GNP/RCH), se tepelná vodivost zvyšuje o 138% (až na 0,65 W/(m · k)) a tepelná odezva se zrychluje.
Mechanická a chemická stabilita odolnost proti úniku stability: Shell účinně izoluje materiál jádra, aby se zabránilo reakci se substrátem (např. Cement, textil) a zlepšuje houževnatost stěny tobolek prostřednictvím zesítějícího designu (např. Multifunkční akryláty). Odolnost proti životnímu prostředí: Struktura dvojitého skořepiny (jako je vnější vrstva depozice magnetronu) může odolávat vlhkosti, kyselině a erozi alkalií a prodloužit životnost.
Pro snížení používání povrchově aktivních látek (jako je například technologie emulze) se používají biokompatibilita na životní prostředí a bezpečnosti: netoxické materiály, jako je regenerovaný chitin (RCH) a vodní polyuretan. Aldehyd-free: Například Wuhan Advanced Institute vyvinul mikrokapsle bez formaldehydů/nízkých aldehydů, které splňují standardy bezpečnosti textilu.
--Hlavní aplikační pole mikrokapsul PCM:
Textilní a oděvní pole Inteligentní regulační textilie:
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 (národní standard GB/T 352632017). Multifunkční laminace: Vrstva pomocí zpomalení hoření (jako je amonium polyfosfátu), což dává bavlněné tkanině duální funkci regulace teploty/zpomalení plamene (hodnota LOI se zvýšila z 19,9% na 24,4%). Optimalizovaná trvanlivost: Po zatížení vlákniny Lyocell s 20WT% mikrokapsuly byla entalpie 20 promývání vody snížena pouze o 9%.
Energetická účinnost budování:
Phase change mortar and wall panels: Cement mortar mixed with 40% volume fraction microcapsules can reduce the peak temperature of the wall by 5.2℃and delay heat transfer by 145 minutes, significantly improving the thermal insulation performance.Foam concrete: Foam cement with 15% microcapsules can reduce the thermal conductivity to 0.07 W/(m·K) (36%), which is suitable for low-density insulation materials.
3. tepelné řízení elektronických zařízení:
Pro rozptyl tepla 5g čipů se používají komory par a tepelně vodivé filmy: mikrokapsle se zvýšené grafenem (GNPS/PU@C22), což zvyšuje rychlost nárůstu povrchové teploty o 157% (doba teploty 10 stupňů se zkrátí z 360 na 140s). Tepelné ovládání baterie: Vložená fáze Změňte komoru páry pro stabilizaci pracovní teploty modulu baterie lithium.
4. Kompozitní systémy PCM:
Kompozity na bázi polyurethanu: Mikrokapsle jsou kompisovány s polyuretanovou pevnou PCM, což nejen zlepšuje hodnotu entalpie (jako jsou systémy na bázi polyethylenglykolu), ale také zvyšují mechanickou sílu, která se používá ve scénářích kontroly teploty s dlouhým rozpětím (30–100 stupňů).
Funkční expanze: Přizpůsobené mikrokapsle s různými teplotami změny fáze (10–60 stupňů) pro víceúrovňové tepelné řízení (např. Lokální chlazení/teplo polštářů autosedaček).