微胶囊相变材料制备与应用研究进展

微胶囊相变材料（MCPCM）利用微胶囊技术将相变材料包覆实现功能化,避免其泄漏及团聚问题,拓展了其应用范围,因而具有很大的应用前景。本文从制备方法出发,首先介绍了MCPCM的芯材和壳材,详细阐述了喷雾干燥法、溶胶-凝胶法、复凝聚法、界面聚合法、原位聚合法、悬浮聚合法和微乳液聚合法的原理及方法。围绕上述方法,文中阐述了MCPCM的微观形貌,并分析了粒径分布、包覆率、芯壳比对MCPCM储热和热稳定性等性能的影响。同时,概括了MCPCM在建筑节能、蓄热调温纺织、军事航空、能源利用等领域中的应用。最后,对微胶囊相变材料的研究方向进行了展望。     

微胶囊化相变材料的制备与评价方法

微胶囊化相变材料(MCPCM)是将微胶囊技术应用于相变材料而形成的新型复合材料,具有广阔的应用前景,现已成为相变材料应用研究领域的热点。该文综述了MCPCM的4种主要制备方法——原位聚合法、界面聚合法、凝聚法和喷雾干燥法的原理及国内外研究情况。总结了MCPCM的评价方法,将文献中常见的评价指标分成了两类,即"与制备有关的评价指标"和"与应用有关的评价指标",并介绍了相应的表征手段。指出了MCPCM在选材、制备及评价等方面存在的问题和今后的研究方向。     

相变微胶囊及其在红外伪装涂层中的应用

介绍了红外隐身原理和红外伪装的概念,总结了微胶囊相变材料(MCPCM)的研究现状及其在红外伪装中的应用方式,综述了MCPCM在红外伪装涂层中的应用,指出了其在红外伪装应用中需要解决的问题。提出了提高MCPCM的相变潜热、配合其他红外伪装材料使用和寻求多频段兼容隐身将是未来MCPCM在红外伪装涂层应用的发展趋势。     

PCM微胶囊相变储能建筑材料的制备与性能

为了实现对相变材料的有效封装,充分发挥相变材料的温度调节功能,以OP18E（辛基酚聚氧乙烯醚）相变材料为核心,采用控流操作的方式制备出三种不同核壳比的相变材料微胶囊。通过电子显微镜和差示扫描量热仪获取微胶囊的微观形貌和热特性参数。经实验研究发现,研究所制备的相变材料微胶囊具有良好的储能、储热性能。     

相变储能微胶囊的制备及其复合材料的研究进展

综述了微胶囊相变材料(MCPCM)的结构组成,重点介绍了微胶囊常见的制备方法,包括原位聚合法、界面聚合法、悬浮聚合法等,并对相变储能复合材料在节能建筑、流体强化传热、保温纺织品、军事隐身等领域中的应用研究进展进行了介绍,指出目前微胶囊相变材料在理论研究及实际应用方面存在的问题。     

相变储能微胶囊的制备及其复合材料的研究进展

综述了微胶囊相变材料(MCPCM)的结构组成,重点介绍了微胶囊常见的制备方法,包括原位聚合法、界面聚合法、悬浮聚合法等,并对相变储能复合材料在节能建筑、流体强化传热、保温纺织品、军事隐身等领域中的应用研究进展进行了介绍,指出目前微胶囊相变材料在理论研究及实际应用方面存在的问题。     

基于Pickering乳液法的微胶囊相变材料研究进展

文章介绍了微胶囊相变材料(MCPCM)的特点,重点综述了微胶囊相变材料的传统制备方法,介绍了新型Pickering乳液法的特点以及其制备微胶囊相变材料的发展前景,结合微胶囊应用领域,总结了微胶囊相变材料的现状及展望。     

相变材料微胶囊化封装技术的研究进展

作为潜热储能(LHS)储热介质的相变材料(PCMs),因其具有较高的储能密度,能在较窄的温度区间内实现能量的存储与释放等优势而备受研究者的关注。然而,相变材料因自身较低的热导率及其相变储热过程所伴随的体积变化,使相变材料应用受到一定限制。对相变材料进行微胶囊化封装,可显著增加其传热面积与吸收其在相变过程的体积变化。综述了相变材料微胶囊化封装的合成方法,总结了研究工作中亟待解决的问题和技术难点,为今后相变材料的研究提供一定的理论支持。     

改善相变材料微胶囊导热性能措施及其进展

相变材料微胶囊化较好地解决了传统单一相变材料的缺陷,但微胶囊相变材料具有较低的导热系数,导致储能系统在吸热或者放热过程中的有效热率极低,热量无法快速有效地进行储存和释放,较大地限制了相变微胶囊的应用。因此,提高相变微胶囊的导热系数成为了近年来的研究重点。主要在壁材中添加纳米材料、芯材中添加纳米材料、采用无机材料封装以及微胶囊表面金属化修饰等几个方面总结了在改善微胶囊相变材料导热性能方面的国内外研究状况。     

无机水合盐相变材料过冷度抑制方法的研究进展

无机水合盐相变材料具有较高的相变潜热、原料易得、安全性高等优点,在未来中低温储能领域有巨大的应用潜力,但其在相变过程中易出现“过冷”与“相分离”等现象,严重影响了其热稳定性能,相关问题可通过添加成核剂、增稠剂进行解决。但无机水合盐在液态下会发生泄漏,需要将其限制在一定区域内。通过多孔材料吸附、微胶囊化等方法可以对无机水合盐相变材料进行封装,多孔材料如膨胀石墨、膨润土、泡沫金属等可以吸附无机水合盐,防止其相变过程发生泄漏。微胶囊包覆则是通过将相变材料微胶囊化封装在壳材内,常用壳材包括聚甲基丙烯酸甲酯、三聚氰胺?甲醛树脂或聚脲树脂等,此外,无机SiO2壁材也是常用的材料。通过吸附封装或者微胶囊化,可以将无机水合盐相变材料限制在一定区域内,提高无机水合盐相变材料的分散性能,降低其过冷度、改善相分离现象,进一步提高无机水合盐相变循环的热稳定性,是解决无机水合盐相变材料在相变过程中渗漏问题的有效方法。本工作综述了无机水合盐相变材料过冷、相分离问题的研究现状,总结了采用多孔材料吸附和微胶囊化抑制或解决无机水合盐过冷度的研究进展,并对今后无机水合盐储能应用研究提出了建议与展望。     

相变储热的传热强化技术研究进展

相变储热技术具有储热密度大、相变温度稳定以及过程容易控制等优点,具有广泛应用前景。相变储热技术在应用中需完成热能的储存与释放过程,其传热特性直接决定应用效果。储热技术的传热强化主要包括三个方面：一是相变材料本身的导热强化;二是潜热型功能热流体的对流传热强化;三是储热器的传热强化。本文综述了国内外在相变储热技术的传热强化研究方面的进展,主要介绍了膨胀石墨、泡沫金属等复合相变材料的导热强化,相变微胶囊及相变微、纳米乳液潜热型功能热流体传热强化以及管壳式储热器、板式储热器、螺旋盘管储热器等储热器的传热强化。文章指出,膨胀石墨基复合相变材料具有高热导率、大储热密度以及良好的定型特性,且价格低廉,极具应用前景。纳米乳液功能热流体具有表观比热容大、流阻较小等优势,但存在稳定性较差、过冷度大等问题。板式储热器具有较大的传热面积、较高的传热功率,适宜应用于相变材料传热系统。但应用背景不同,针对不同场景提供不同储热器的选型及指导值得作进一步的研究。     

(准)共晶系相变储能材料的研究进展

节能技术的发展是当今非常现实的问题,这些技术的发展方向之一是各行业的热能储存。相变储能材料由于其较大的潜热和恒温性,被广泛应用于潜热储能系统和热管理系统中。然而,单一相变材料的相变温度和潜热比较固定,难以同时满足多种储能应用对各种潜热、相变温度等性质的要求。因此,人们开展了关于二元或多元共晶相变体系的研究。本文介绍了近年来国内外（准）共晶相变储能材料及其复合材料的研究进展,探讨了（准）共晶相变储能材料的理论设计机理,指出了（准）共晶相变储能材料存在的不同问题并提出建议,最后指出了（准）共晶系相变储能材料在实际应用领域的局限,提出未来在寻找新型相变储能材料,建立传热理论模型,对（准）共晶系复合相变储能材料的力学性能、耐老化性能、储能密度低和高温条件下的耐久性差等方面需要进一步探索。     

泡沫金属在熔盐相变蓄热中的强化传热特性

搭建了熔盐蓄热特性实验平台,开展相变蓄热过程传热特性实验研究。建立了蓄热容器二维轴对称、瞬态固液相变数学模型,相变过程模拟采用Solidfication & melting模型,相变区域采用Boussinesq近似,对比了纯硝酸盐蓄热工况和填加泡沫金属后蓄热工况数值模拟结果。采用实验与数值模拟相结合的方法,重点分析了泡沫金属对熔盐蓄热过程的强化传热作用。结果表明,填加泡沫金属能够有效提高熔盐换热速率,泡沫金属孔隙率越小强化蓄热效果越显著。泡沫铜的热导率较高,相对于泡沫镍和泡沫铝有更好的强化传热效果,蓄热速率是纯硝酸盐蓄热的1.6倍。在相变蓄热后期自然对流换热占主导地位,此时泡沫金属会抑制自然对流。同时,填加的泡沫金属越靠近容器中心位置,对自然对流抑制作用越强,蓄热性能越差。     

SiO2陶瓷基体复合相变储能材料制备工艺的探讨

SiO2陶瓷基体的复合相变储能材料主要是由SiO2陶瓷基体和Na2SO4相变材料组成。通过实验探讨基体材料的粒度、成型压力、烧成温度对结果的影响。采用示差扫描量热仪(DSC)测定所制备的样品的融解热,采用热重分析仪(TG)表征样品的热稳定性。     

纳米粒子掺杂太阳盐复合材料热物性研究

在聚光式太阳能系统中,熔盐被视为良好的储热材料,具有成本低、使用安全、低饱和蒸汽压等特点。合理改善其热物性可实现太阳能高效利用,掺杂纳米颗粒可提高熔盐的储热及传热性能。在之前工作中,采用高温静态熔融法将纳米氧化铝（Nano alumina,NA2）掺杂于太阳盐（SS,质量分数为60%的硝酸钠与质量分数为40%的硝酸钾的混合物）中,获得了具有较高比热容的纳米流体（NA2-SS,N2S）。在此基础上,采用相同方法将纳米石墨粉（GP）和NA2同时掺杂于SS中（NA2-GP-SS,N2GS）,利用差式扫描量热法和瞬态平面热源法对体系比热和导热进行测试。结果表明,优化样品为N2GS-4,比热容与原样SS相比提升21.79%,导热提升20.69%,在高温状态下具有较好的热稳定性。N2GS-4作为一种硝酸盐基纳米复合蓄热材料在热能存储系统中具有广阔的应用前景。     

正辛酸-肉豆蔻酸低温相变材料的制备和循环性能

研制了一种用于相变温度在2~8℃的医药冷藏运输系统的二元有机复合相变材料,该材料由正辛酸与肉豆蔻酸按比例混合而成。首先通过理论计算预测二元混合物的共晶点,确定它的低共熔混合物的比例、相变温度以及潜热值,然后围绕共晶点比例配制了6种不同比例的混合物。使用步冷曲线法测得正辛酸与肉豆蔻酸的低共熔点温度为6.2℃,过冷度为0.5℃,其质量比为87：13。经过差示扫描量热仪（DSC）测得复合相变材料的相变温度为7.13℃,相变潜热为146.1J/g,热导率为0.2832W/（m·K）。对正辛酸-肉豆蔻酸复合相变材料进行40次、80次的循环充放冷实验,发现其相变温度和潜热值均未发生明显变化。实验结果表明,该材料在蓄冷系统尤其是医药冷藏运输系统中有着很大的应用潜力。     

黄磷渣与硫酸钠-氯化钠制备高温复合相变储能材料

以黄磷渣及硫酸钠-氯化钠(Na₂SO₄-NaCl)为原料，采用混合烧结法制备了高温复合相变储能材料(C-PCMs)，并采用X射线衍射、扫描电镜、热重分析等手段分析了C-PCMs的化学相容性、力学特性、相变特性及热稳定性。结果表明：相变材料Na₂SO₄-NaCl在高温环境下对黄磷渣的侵蚀作用较小，两者具有良好的化学相容性；随着Na₂SO₄-NaCl掺量的增加，C-PCMs的结构趋于致密，力学强度及潜热值逐渐增大；当相变材料Na₂SO₄-NaCl掺量超过60%(质量分数)时，C-PCMs出现明显的泄漏现象；当相变材料Na₂SO₄-NaCl掺量为60%(质量分数)时，CPCMs的抗压强度、维氏硬度、密度和潜热值分别为122.30 MPa、208.90 HV、2.08 g/cm3和119.09 J/g，经120次热循环，C-PCMs中的Na₂SO_...     

TPMS多孔铝-石蜡复合相变材料蓄热过程数值模拟及实验

传统相变材料受限于自身热导率小,其相变蓄热效率难以提升,通过在相变材料中添加具有高热导率的金属多孔结构是强化传热的重要手段之一。本文建立了三周期极小曲面（triply periodic minimal surface,TPMS）多孔铝-石蜡复合相变材料的三维、瞬态包含自然对流的相变蓄热模型,利用数值仿真结合实验的方法研究了TPMS多孔铝-石蜡复合相变材料在蓄热过程中的固液相界面演变规律、实时温度变化、热传输特性以及蓄热性能。结果表明,在纯石蜡中添加primitive杆状（primitive sheet,PS）、primitive壳状（primitive network,PN）两种TPMS多孔铝结构后,石蜡相变温度范围内出现明显的相变温度平台,PS-石蜡、PN-石蜡复合相变材料的相变起始时间较纯石蜡分别减少了74.1%与91.4%,竖直方向上的最大温度梯度由纯石蜡的1605.7℃/m分别下降至PS-石蜡、PN-石蜡复合相变材料的840℃/m、943.8℃/m,蓄热速率较纯石蜡分别提高3.10倍、4.69倍。最后,通过选区激光熔化（selective laser melting,SLM）技...