Матеріали зміни фази (PCM)-це структурні функціональні матеріали для ядерної оболонки, утворені за допомогою інкапсуляційних матеріалів зміни фаз (PCM) у мікрополімерах або неорганічних оболонках. Основна особливість полягає у поглинанні або вивільненню латентного тепла через процес зміни фаз (тверда рідина/тверда стійка перетворення) для досягнення регуляції температури та зберігання теплової енергії, тоді як мікрокапсуляція вирішує проблеми витоку, корозії та фази традиційних ПКМ.
Далі наведено систематичний аналіз з двох аспектів:
--Основні характеристики мікрокапсул 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%.
Теплова продуктивність та стабільність Низька субхолодження: коливання температури під час процесу зміни фаз мала (± 1–2 градусів) для забезпечення точного контролю температури. Довговічність циклу: Після 200 гарячих та холодних циклів швидкість утримання ентальпії> 95%. Підвищення теплопровідності: додавши термічно електропровідні наповнювачі, такі як графен (наприклад, гібридні оболонки GNPS/RCH), теплопровідність збільшується на 138% (до 0,65 Вт/(м · к)) і теплова реакція прискорюється.
Механічна та хімічна стійкість стабільності: оболонка ефективно виділяє основний матеріал, щоб уникнути реакції з підкладкою (наприклад, цементом, текстилем) та покращує міцність стінки капсули за допомогою конструкції зшивання (наприклад, багатофункціональні акрилатів). Екологічна стійкість: структура з подвійною оболонкою (наприклад, зовнішній шар осадження магнетрона) може протистояти вологості, кислотній та лужній ерозії та продовжити термін служби.
Захист навколишнього середовища та безпека біосумісності: нетоксичні матеріали, такі як регенерований хітин (RCH) та поліуретан, що переносяться водою, використовуються для зменшення використання поверхнево-активних речовин (таких як технологія емульсії Пікерінг). Альдегідне: Наприклад, інститут Wuhan Advanced розробив мікрокапсули без формальдегіду/низькоальдегід, які відповідають стандартам безпеки текстилю.
--Основні поля застосування мікрокапсул PCM:
Текстильні та одякові поле інтелектуальні тканини управління температурою:
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 (Національний стандарт GB/T 352632017). Багатофункціональне ламінування: самозбір з полум'ям (наприклад, шаром поліфосфату амонію) по шару, надаючи бавовняній тканині подвійну функцію регуляції температури/полум'я (значення LOI, збільшилося з 19,9% до 24,4%). Оптимізована довговічність: Після завантаження волокна Lyocell з мікрокапсулами 20WT%, ентальпія 20 промивань води була зменшена лише на 9%.
Будівництво енергоефективності:
Фаза змін мінометів та стінок: цементний розчин, змішаний з 40% об'ємної фракції мікрокапсули може знизити пікову температуру стінки на 5,2 градуса і затримувати тепловіддачі на 145 хвилин, значно покращуючи продуктивність теплоізоляції. Бетон FOAM: цемент з пінопласту з 15% мікрокапулами може зменшити термальну провідність до 0,07 Вт/м · K) (36%).
3. Теплове управління електронними пристроями:
Парові камери та термічно електропровідні плівки: мікрокапсули, посилені графенами (GNPS/PU@C22), використовуються для розсіювання тепла 5G мікросхем, збільшуючи швидкість підвищення температури поверхні на 157% (час підвищення температури 10 градусів скорочується від 360 до 140-х років). Тепловий контроль акумулятора: вбудована фаза зміна пари для стабілізації робочої температури модуля літієвого акумулятора.
4. Складені системи PCM:
Композити на основі поліуретану: мікрокапсули ускладнюються з поліуретановим твердим PCM, що не тільки покращує значення ентальпії (наприклад, систем на основі поліетиленгліколю), але й посилює механічну міцність, яка використовується в сценаріях контролю температури довгих проміжків (30–100 градусів).
Функціональне розширення: індивідуальні мікрокапсули з різними температурами зміни фаз (10–60 градусів) для багаторівневого теплового управління (наприклад, місцеве охолодження/тепло подушок автокрісла).