Les matériaux de changement de phase microencapsulés (PCM) sont des matériaux fonctionnels structurels de coque formés en encapsulant les matériaux de changement de phase (PCM) dans les micropolymères ou les coquilles inorganiques. Sa caractéristique centrale consiste à absorber ou à libérer la chaleur latente par le processus de changement de phase (conversion solide-liquide / solide solide) pour atteindre la régulation de la température et le stockage d'énergie thermique, tandis que la microencapsulation résout les problèmes de fuite, de corrosion et de séparation de phase du PCM traditionnel.
Ce qui suit est une analyse systématique de deux aspects:
--Caractéristiques de base des microcapsules 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%.
Performances thermiques et stabilité Bas-frais faible: la fluctuation de la température pendant le processus de changement de phase est faible (± 1 à 2 degrés) pour assurer un contrôle précis de la température. Durabilité du cycle: après 200 cycles chauds et froids, le taux de rétention d'enthalpie> 95%. Amélioration de la conductivité thermique: En ajoutant des charges thermiquement conductrices telles que le graphène (par exemple, les coquilles hybrides GNPS / RCH), la conductivité thermique est augmentée de 138% (jusqu'à 0,65 W / (M · K)) et la réponse thermique est accélérée.
Résistance à la fuite de stabilité mécanique et chimique: la coquille isole efficacement le matériau central pour éviter la réaction avec le substrat (par exemple, le ciment, les textiles) et améliore la ténacité de la paroi de la capsule par conception de réticulation (par exemple, acrylates multifonctionnels). Résistance environnementale: La structure à double coquille (comme la couche externe de dépôt de pulvérisation de magnétron) peut résister à l'humidité, à l'érosion acide et alcaline et prolonger la durée de vie.
Protection de l'environnement et biocompatibilité de la sécurité: les matériaux non toxiques tels que la chitine régénérée (RCH) et le polyuréthane d'origine hydrique sont utilisés pour réduire l'utilisation de tensioactifs (tels que la technologie d'émulsion Pickering). Sans aldéhyde: par exemple, le Wuhan Advanced Institute a développé des microcapsules sans formaldéhyde / faible en aldéhyde, qui répondent aux normes de sécurité textile.
--Champs d'application principaux des microcapsules PCM:
Textile et champ de vêtements Intelligent Temperature Control Fabrics:
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). Déchimination multifonctionnelle: Auto-assemblage avec des retardateurs de flamme (tels que l'ammonium polyphosphate) par couche, donnant au tissu de coton la double fonction de la régulation de la température / du retardateur de flamme (la valeur de la LOI est passée de 19,9% à 24,4%). Durabilité optimisée: après le chargement des fibres de lyocell avec des microcapsules de 20% en banque, l'enthalpie de 20 lavages à eau n'a été réduite que de 9%.
Construction de l'efficacité énergétique:
Panneaux de mortier et de paroi à changement de phase: le mortier de ciment mélangé à 40% de fraction de volume Les microcapsules peuvent réduire la température de pointe de la paroi de 5,2 degrés et retarder le transfert de chaleur de 145 minutes, améliorant considérablement les performances d'isolation thermique. Le béton du FOAM: le ciment de mousse avec 15% de microcapsules peut réduire la conductivité thermique à 0,07 W / (M · K) (36%), qui est approprié pour les matériaux de dévestissement faibles.
3. Gestion thermique des appareils électroniques:
Les chambres de vapeur et les films conducteurs thermiquement: des microcapsules améliorées en graphène (PNB / PU @ C22) sont utilisées pour la dissipation de chaleur des copeaux 5G, augmentant le taux d'augmentation de la température de surface de 157% (le temps d'élévation de la température à 10 degrés est raccourci de 360 à 140 s). Contrôle thermique de la batterie: Chambre de vapeur de changement de phase intégré pour stabiliser la température de travail du module de batterie au lithium.
4. Systèmes PCM composites:
Composites à base de polyuréthane: les microcapsules sont composées de PCM solide en polyuréthane, ce qui améliore non seulement la valeur d'enthalpie (comme les systèmes à base de polyéthylène glycol), mais améliore également la résistance mécanique, qui est utilisée dans des scénarios de contrôle de la température à longue hausse (30–100 degrés).
Extension fonctionnelle: microcapsules personnalisées avec différentes températures de changement de phase (10–60 degrés) pour la gestion thermique à plusieurs niveaux (par exemple, refroidissement local / chaleur des coussins des sièges d'auto).