纳米粒子复合相变微胶囊的制备及性能研究进展

相变微胶囊作为一种新型的储热介质,引起了国内外学者的广泛关注。相变微胶囊自身存在的热导率过低、机械性能较差、过冷度较高、热稳定性差等问题限制了其在实际应用中的推广。添加纳米粒子改性相变微胶囊形成纳米粒子复合相变微胶囊可以有效的解决以上问题。结合实验科研成果,综述了国内外有关纳米粒子复合相变微胶囊的制备方法及性能研究,根据存在的问题提出了建议。

纳米复合相变微胶囊涂层织物的热缓冲性能

制备了掺杂碳纳米管的相变微胶囊和同规格常规相变微胶囊,并对涤棉织物进行涂层整理。采用温度巡检仪测定了涂层织物在温度骤变情况下的"温度-时间"曲线,应用差示扫描量热仪测试了微胶囊吸热和放热情况下的热焓值。以热缓冲时间间隔(TBI)和热调节能力(TRC)为评价指标,对不同涂层织物热调节性能做了量化比较。结果显示,相变微胶囊涂层织物有明显的温度缓冲效果;在相变温度区间,涂层织物温度变化率趋近于零;用碳纳米管掺杂的复合微胶囊涂层织物的热调节能力优于常规微胶囊处理的织物。

纳米TiO2改性复合相变微胶囊的制备及热性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2粒子,以正十四烷(Tet)为内核材料,纳米TiO2改性聚苯乙烯(PS)为壳层材料,制备了纳米TiO2改性复合相变微胶囊。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、TG-DSC综合热分析仪和热常数分析仪对未改性和纳米TiO2改性的复合相变微胶囊的形貌和热性能进行了研究,并测试了微胶囊乳液的热导率和机械稳定性。结果表明,纳米TiO2粒子大小均匀,平均粒径约为20nm左右,在聚苯乙烯壳中添加TiO2粒子会增加复合相变微胶囊的粒径;纳米TiO2改性后的复合相变微胶囊比未改性的复合相变微胶囊具有更高的热稳定性,其初始结晶和熔融温度分别达到0.42和2.63℃,均高于未改性复合相变微胶囊;纳米TiO2改性复合相变微胶囊的熔融潜热(ΔH m)达到84.53 kJ/kg,具备优异的热传导性能;相比未改性复合相变微胶囊乳液,纳米TiO 2改性复合相变微胶囊乳液的导热系数提高了16.47%,且具备较高的机械稳定性,可以用作蓄冷功能热流体材料。

纳米TiO_(2)修饰壳聚糖/石蜡相变微胶囊的制备与性能研究

以36℃相变石蜡为芯材,天然高分子壳聚糖为壁材,纳米二氧化钛(TiO_(2))修饰壳体,利用乳化交联法制备了具有抗紫外功能性的相变微胶囊。探讨了不同因素对微胶囊性能的影响,经实验优化,当乳化剂用量为10%,油水相比例为3∶1,纳米TiO_(2)添加量为0.12g时,制得的相变微胶囊包覆率可达81.61%。通过扫描电镜、差示扫描量热仪、热重分析仪和紫外-可见分光光度计等分析,结果表明相变微胶囊表面光滑、形态规整,相变潜热为118.90J/g,具有良好的热循环和热稳定性,以及紫外屏蔽功能性。

纳米粒子表面能与其在相变微胶囊中负载量的关系

选用辛基三甲氧基硅烷偶联剂(Octyltrimethoxysilane,OTMS),对纳米TiO2粉体表面进行疏水处理,制备出具有不同表面能的纳米粒子,对掺杂进入复合相变微胶囊(NC-MicroPCMs)中的纳米粒子量进行控制。应用统计分析软件Minitab16.0设计优化实验,结果显示,当所用疏水处理剂为5%(对芯材重),反应时间20min,温度80℃时,制得粉体的接触角为120°。应用热重分析法计算微胶囊负载的纳米粒子量,结果显示纳米粒子亲疏水性对其负载量有显著影响,粒子表面越疏水,负载在NC-MicroPCMs上的粒子量越多,相关系数R2=0.866。

脂肪酸相变材料的封装制备及热工性质

本研究旨在解决能源供需在时间、空间和强度上的不匹配问题,以及单一相变材料存在的不足。采用原位聚合法制备了以月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸-硬脂酸(LA-MA-PA-SA)四元低共熔脂肪酸为芯材,三聚氰胺改性酚醛树脂为壁材的复合相变微胶囊。通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及热重分析仪(TG)对微胶囊进行表征。结果表明:当酚醛树脂预聚体合成的pH值为8~9、乳化剂为Span 60与Tween 60以质量比3∶7复合而成、胶囊化过程中搅拌速度为600 r/min及芯材与壁材质量比为1.37∶1时,所制备的微胶囊表面光滑、粒径分布均匀、包裹率较高,其相变温度和熔融潜热分别为32.93℃和87.67 J/g。微胶囊的芯材与壁材仅为简单的物理嵌合,且经过50次冷热循坏后,具有良好的储热性能和热稳定性。

相变微胶囊复合板相变传热数值研究

本文以相变微胶囊复合板隔热组件为研究对象,基于焓法方程建立了蓄热/隔热型耦合相变传热数值模型,预测了板内的温度分布、相界面移动等响应特征,系统地分析了Stefan数及相变温度区间对传热的影响。结果表明:相变微胶囊板内固相界面的移动速度大于液相界面,固相界面消失后,液相界面移动明显加速;固、液相界面移动速度随Stefan数的增大而增快,同时板内整体温度水平升高;固相界面移动速度随着相变温度区间的增大而增快,但相变温度区间对相变材料完全熔化所需时间影响不大。