Bahan Perubahan Fasa Mikroencapsulated (PCM) adalah bahan fungsi struktur teras yang dibentuk oleh bahan perubahan fasa yang merangkumi (PCM) dalam mikropolimer atau cengkerang bukan organik. Ciri terasnya adalah untuk menyerap atau melepaskan haba laten melalui proses perubahan fasa (penukaran pepejal-cecair/pepejal-pepejal) untuk mencapai peraturan suhu dan penyimpanan tenaga haba, manakala microencapsulation menyelesaikan masalah kebocoran, kakisan dan pemisahan fasa PCM tradisional.
Berikut adalah analisis sistematik dari dua aspek:
--Ciri -ciri teras 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%.
Prestasi terma dan kestabilan subkool rendah: turun naik suhu semasa proses perubahan fasa adalah kecil (± 1-2 darjah) untuk memastikan kawalan suhu yang tepat. Ketahanan kitaran: Selepas 200 kitaran panas dan sejuk, kadar pengekalan entalpi> 95%. Peningkatan kekonduksian terma: Dengan menambahkan pengisi konduktif termal seperti graphene (contohnya, kerang hibrid GNP/RCH), kekonduksian terma meningkat sebanyak 138% (sehingga 0.65 w/(m · k)) dan tindak balas terma dipercepatkan.
Rintangan Kebocoran Mekanikal & Kimia: Shell secara berkesan mengasingkan bahan teras untuk mengelakkan tindak balas dengan substrat (contohnya, simen, tekstil), dan meningkatkan ketangguhan dinding kapsul melalui reka bentuk silang silang (misalnya, acrylates pelbagai fungsi). Rintangan Alam Sekitar: Struktur shell double (seperti lapisan luar pemendapan magnetron) dapat menahan kelembapan, asid dan erosi alkali, dan memanjangkan hayat perkhidmatan.
Perlindungan Alam Sekitar dan Biokompatibiliti Keselamatan: Bahan bukan toksik seperti chitin (RCH) dan poliuretana waterborne digunakan untuk mengurangkan penggunaan surfaktan (seperti teknologi emulsi pencetus). Aldehid-bebas: Sebagai contoh, Institut Advanced Wuhan telah membangunkan mikrokapsul bebas formaldehid/rendah aldehid, yang memenuhi piawaian keselamatan tekstil.
--Bidang aplikasi utama mikrokapsul PCM:
Tekstil dan Pakaian Kain Kawalan Suhu Pintar:
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). Laminasi pelbagai fungsi: Perhimpunan diri dengan retardan api (seperti ammonium polyphosphate) lapisan oleh lapisan, memberikan kain kapas fungsi ganda peraturan suhu/retardan api (nilai LOI meningkat dari 19.9% hingga 24.4%). Ketahanan yang dioptimumkan: Selepas pemuatan serat lyocell dengan mikrokapsul 20wt%, entalpi 20 pembasuhan air dikurangkan hanya 9%.
Membina kecekapan tenaga:
Perubahan fasa mortar dan panel dinding: mortar simen dicampur dengan mikrokapsul pecahan 40% pecahan boleh mengurangkan suhu puncak dinding dengan 5.2 darjah dan penangguhan pemindahan haba sebanyak 145 minit, dengan ketara meningkatkan prestasi penebat haba.
3. Pengurusan terma peranti elektronik:
Bilik wap dan filem konduktif termal: mikrokapsul yang dipertingkatkan graphene (GNPs/PU@C22) digunakan untuk pelesapan haba cip 5G, meningkatkan kadar kenaikan suhu permukaan sebanyak 157% (masa kenaikan suhu 10 darjah dipendekkan dari 360-an hingga 140-an). Kawalan terma bateri: Fasa tertanam menukar ruang wap untuk menstabilkan suhu kerja modul bateri lithium.
4. Sistem PCM Komposit:
Komposit berasaskan poliuretana: microcapsules dikompaun dengan PCM pepejal poliuretana, yang bukan sahaja meningkatkan nilai entalpi (seperti sistem berasaskan polietilena glikol), tetapi juga meningkatkan kekuatan mekanikal, yang digunakan dalam senario kawalan suhu jangka panjang (30-100 darjah).
Pengembangan Fungsian: Mikrokapsul yang disesuaikan dengan suhu perubahan fasa yang berbeza (10-60 darjah) untuk pengurusan terma pelbagai peringkat (misalnya, penyejukan/kehangatan kusyen kerusi kereta).