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。     

相变微胶囊材料导热增强研究进展

相变微胶囊将相变材料包封在壳材中,有效解决了相变材料的泄漏等问题,是一种性能良好的相变储能材料,在热能储存领域具有广泛的应用。但因其壳材的存在削弱了内部相变材料与外部环境间的热传导,降低了相变微胶囊的热导率,制约了其实际应用范围。因此,对相变微胶囊进行改性是增强导热的有效途径。本文介绍相变微胶囊的组成与结构,并从声子-声子与电子-声子相互作用的角度,概述微观尺度下的导热机理。在此基础上,分别从芯材和壳材2个方面对相变微胶囊导热增强改性进行阐述,通过定量数据和导热机理对改性相变微胶囊的导热增强效果进行分析论述,同时,概括了改性相变微胶囊在纺织调温、浆料和建筑领域的应用。最后,对相变微胶囊导热性能增强的研究前景和挑战以及实际应用方向进行了展望。     

无机芯微胶囊相变材料的研究进展

综合了近几年对无机芯相变微胶囊的报道,针对微胶囊相变材料（MCPCM）做了总结与概括,从其制备方法和应用领域进行了系统研究,并探讨了现存的问题以及需改进的方面。得到以下结论：微胶囊相变材料（MCPCM）是采用微胶囊封装技术对固-液型相变材料包覆封装的具有核壳结构的复合材料,可广泛地应用在太阳能光热储存、工业余热回收和传热流体领域。无机相变材料具有高储热密度、相变温度恒定、低成本等优点,因此无机芯微胶囊相变材料具有更好的应用空间。但目前采用的微胶囊相变材料也有其自身的缺点,如聚合物导热系数低,相变温度范围小等,有待于进一步研究。     

微胶囊相变材料研究进展

综述了近年来国内外微胶囊相变材料的制备方法、研究进展以及其在建筑、纺织物和功能热流体领域中的应用进展,指出包覆率、储热能力和壁材导热系数低是微胶囊相变材料发展瓶颈,认为提高微胶囊相变材料的储热和传热能力、加强微胶囊相变材料长周期使用性能的研究是今后重点解决的问题。     

相变蓄热电采暖结构模拟研究

相变蓄热层是相变蓄热电采暖结构的核心层,蓄热层中的储能材料以显热或相变的方式吸收,当一定的时间温度降到相变点,通过交换介质以导热、对流和辐射的方式将储存的热量释放给热用户。本实验将探究相变热过程中的理论蓄热、散热,先在GAMBIT软件中进行几何建模,网格划分,边界设定,完成模拟前处理。运用Fluent软件模拟蓄热层为纯石蜡微胶囊、蓄热层为泡沫金属铜/石蜡微胶囊复合相变材料的蓄热过程。结果表明,蓄热层中添加泡沫金属铜与石蜡微胶囊,强化了传热效果,解决了石蜡微胶囊导热率低的问题。与纯石蜡微胶囊对比,加快了相变响应时间,同时,导热效果更加明显。     

脂肪酸相变储能材料热性能研究进展

在以往所研究的相变材料中,脂肪酸由于展现出优越的性能,得到了研究者更多的关注,但同样存在相变温度不适宜和导热性能差等热性能问题。本工作通过现有文献对脂肪酸相变储能材料的热性能进行系统分析,提出了脂肪酸与脂肪酸、脂肪醇及石蜡复合3种有效解决相变温度不适宜的方法;针对导热性能差提出了多孔材料吸附、添加碳材料或金属粒子和微胶囊化3种高效易行的强化传热方式,进而说明这一领域目前研究重点。同时,对脂肪酸储能材料的相变性能、导热增强方法及导热增强剂进行了比较,分析了各自的优缺点。最后,对脂肪酸相变储能材料热性能研究的不足之处进行了探究,并指出了制备出更多能应用于建筑节能和纺织等领域的脂肪酸相变储能材料和着重研究脂肪酸与石蜡的复合等进一步研究方向。     

改善石蜡相变材料导热性能的研究进展

近年来石蜡作为一种相变储能材料受到越来越多的关注,由于石蜡PCM本身的导热系数偏低,导致储能系统在吸热或放热过程中的有效热率极低,热量无法快速有效地进行存储和释放。因此,提高石蜡PCM的导热系数成为了近年来的研究重点。主要从翅片结构、组合相变材料、复合相变材料、相变材料微胶囊化这几个方面总结了在改善石蜡PCM导热性能方面的国内外研究状况。     

固-液/气-液多相耦合热控技术应用研究进展

相变热控技术具有设备性能可靠、质量轻、耗能低等优点,在工业和学术界受到广泛关注。利用固-液相变恒温吸热和气-液相变超高导热特性,可实现多相耦合的高效储热传热过程。本文针对固-液/气-液多相耦合热控技术提出多相耦合概念,以典型相变材料和热管耦合系统为切入点,首先介绍相变及多相耦合的工作原理,归纳了两者之间的典型耦合方式：相变材料分别置于热管蒸发段、冷凝段、绝热段,或热管整体嵌入相变材料作为导热骨架;然后着重评述了目前国内外多相耦合热控技术用于电子器件冷却和电池热管理领域的研究进展,并对其他领域（如蓄热/冷）的应用现状进行总结;最后从材料改性、器件耦合、系统协同等角度提出当前面临的问题和未来发展方向。     

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。     

石墨烯复合相变微胶囊悬浮液的对流换热特性

相变微胶囊悬浮液是将相变微胶囊分散到基液中形成的功能热流体,能实现储热及热输运一体化,大大提高了基液的储、载热密度,但由于相变微胶囊的热导率较低,影响了悬浮液的传热性能。为了提高相变微胶囊的导热性能,本文制备了掺杂石墨烯的复合相变微胶囊,并将其分散在水中形成相变微胶囊悬浮液。搭建了实验台,对比研究了水、相变微胶囊悬浮液、石墨烯复合相变微胶囊悬浮液的管内对流换热特性。结果表明,相变微胶囊悬浮液对流换热系数随着浓度的增加而降低,随着温度的升高而增加,并且当流速大于1.5m/s时,质量分数15%的石墨烯复合相变微胶囊悬浮液的对流换热系数大于水,表现出良好的传热特性。研究结果可为相变微胶囊悬浮液热输运系统的设计提供参考与依据。     

相变微胶囊改性及其在光热转换中的应用

相变材料微胶囊化为相变材料提供良好密封保护，有效地解决了相变时的体积变化和泄漏问题。但相变微胶囊热导率低、机械强度和热稳定性差、功能单一等问题不容忽视。相变微胶囊改性是解决这些问题的有效途径。本文首先对相变微胶囊的组成、结构及制备方法进行介绍。重点综述了多芯材、多壳层和杂化壳等改性方式的原理及研究进展，概述了不同改性方式和改性材料对相变微胶囊的性能提升和功能拓展，主要包括增强其导热、蓄热能力、热稳定性、力学性能等，并使其多功能化。在此基础上，对改性相变微胶囊在光热转换中的发展做了详细阐述，对光热转换相变微胶囊的光热材料、工作原理和最新进展进行总结。最后讨论了相变微胶囊改性的现存问题和未来发展方向，指出应简化改性过程，加大多功能型相变微胶囊的开发力度，加快推进光热转换相变微胶囊的实际应用。     

石墨烯在相变材料中的研究进展

石墨烯具有二维平面结构及优异的热传导性能,将其添加在相变材料中制备成复合相变材料是国内外的研究热点。本文介绍了石墨烯对相变材料热性能的影响,重点阐述了石墨烯对相变材料导热特性、储、放热特性及相变特性影响,并剖析了其传热机理。分析了石墨烯对相变材料定型性能的影响,并揭示了其影响机制。论述了石墨烯对相变材料微胶囊化的影响,并从石墨烯作为微胶囊壁材添加剂及壁材两方面进行了分析。最后指出了石墨烯复合相变材料的制备及性能研究方面存在的问题,提出未来在复合相变材料的规模化制备技术、传热机理及石墨烯与氧化石墨烯的协同强化作用机制方面需要进一步探索。     

微胶囊相变材料用于热红外伪装的应用方式和领域

介绍了微胶囊相变储能材料在热红外伪装领域的涂覆式、集成式和掺杂式3种应用方式,总结和评价了基于微胶囊相变材料的热红外伪装技术在大型军事装备、红外伪装服和红外示假领域的应用研究进展情况,探讨了应用过程中需要解决的问题,提出了未来应该重点开展的研究方向,并展望了其应用前景。     

相变储能过程传热强化技术研究进展

相变储能是一种基于材料相变过程吸/放热而实现能量储存的技术,已广泛应用在工业企业能量回收领域。本文针对目前相变材料储/释能过程中热导率低引起能量传递慢的问题,从优化储能结构和添加导热填料两方面综述了相变材料储能过程强化传热技术。优化储能结构方面,分析了开式结构和闭式结构对相变传热过程的影响;添加导热填料方面,讨论了金属翅片、导热粒子、导热纤维和多孔金属对相变材料储能传热过程的影响。分析认为,管壳结构的热损失小,传热效果好;多孔金属作为导热填料增强导热效果更好,并提出复合强化传热会成为今后相变储能领域研究的重点。     

微胶囊相变材料研究进展

微胶囊相变材料具有相变潜热大、储热密度高、性能稳定以及使用寿命长等优点,并且具有双向控温功能,是目前储能领域研究的热点。本文介绍了微胶囊相变材料及其组成,讨论了近年来微胶囊相变材料的2种常见制备方法,对微胶囊相变材料的性能表征和改性研究进展进行了综述。     

微胶囊相变材料及其在热红外隐身中的应用

微胶囊相变材料是将微胶囊技术应用到相变材料中而形成的新型功能材料，因其独特的功能而成为近年来材料研究的热点。综述了微胶蠼相变材料及其在热红外隐身上的应用，展望了其在热红外隐身上的应用前景。     

专利介绍

一种基于反式橡胶的相变储能微胶囊材料及其制备方法申请公布号:CN 114716982A申请公布日:2022年7月8日申请人:青岛科技大学发明人:聂华荣、贺爱华、邵华锋本发明介绍了一种基于反式橡胶的相变储能微胶囊材料及其制备方法,具体涉及以耐疲劳性能好的轻度交联的反式橡胶和导热填料复合物为囊壁、固-液相变材料为芯材的相变储能微胶囊材料及其制备技术。该微胶囊是通过相变材料与结晶性反式橡胶在不良溶剂中析出的方法制备,组分及其用量为:反式橡胶100,相变材料20~500,导热填料5~70,其他(防老剂、硫化剂和硫化助剂)3~15。轻度交联的反式橡胶作为囊壁材料,可以有效包封相变材料,防止泄漏;其具有良好的耐疲劳性能,可经受相变芯材反复膨胀和收缩,从而延长微胶囊的使用寿命;其自身的结晶-熔融相变能有效地进行储热和放热;囊壁中分散的导热填料可解决聚合物基材热导率不足的问题。     

棕榈酸/二氧化硅相变微胶囊的制备及性能研究

采用乳液模板自组装法通过界面缩聚制备了以棕榈酸（PA）相变材料为核、二氧化硅（SiO2）为壳的相变微胶囊,研究了不同核／壳质量比对PA/SiO2相变微胶囊的表面形貌、微观结构、相变储能性能、热稳定性和热循环性能的影响规律。结果表明:随着核／壳质量比增加,PA/SiO2相变微胶囊呈现更完整的核／壳结构和更均匀的球形外观,其最佳核／壳质量比为60:40;所形成的微胶囊的最高相变储热能力可达98.78%;研究显示,致密SiO2包覆层的形成能够有效阻止相变芯材融化后的泄露和流失,同时也提升了相变微胶囊的热稳定性能,该相变微胶囊在快速热冲击下仍保持良好的形态稳定性,并展示了良好的相变可逆性和相变耐久性,该相变微胶囊可广泛应用于工业及民用各领域的潜热储存和热管理。     

氧化石墨烯改性的正十二烷醇相变微胶囊的制备及性能测试

微胶囊化相变材料具有储能密度高、相变恒温、便于储存或运输等特点,在热能储存、输运和利用等领域具有广阔的应用前景.针对传统相变微胶囊含有甲醛及低导热率等问题,以正十二烷醇为芯材、以丙烯酸树脂为壳材,在超声辐照条件下采用悬浮聚合的方法制备了相变微胶囊颗粒,并通过添加氧化石墨烯进行改性.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变...     

热控相变涂层研究

将具备可逆吸热/放热功能的高比热容材料以微胶囊形式进行包覆后,通过与树脂黏结剂的充分润湿和均匀分散,制备具有吸/放热和保温功能的热控相变涂层.在相变涂层传热理论模型基础上,研究了不同微胶囊含量和不同涂层厚度下的控温功能,并与普通涂层进行了贮热性能对比测试.结果表明:可实现涂层在特定温度段的贮热控温,有效改善装备表面的热辐射特性,提高热红外伪装功能.