相變材料納米膠囊課件

相變材料納米膠囊概述06相變儲(chǔ)能納米膠囊的應(yīng)用05相變儲(chǔ)能納米膠囊的制備方法04相變儲(chǔ)能納米膠囊的結(jié)構(gòu)03相變儲(chǔ)能納米膠囊的衍生02研究背景01概述content結(jié)語(yǔ)07結(jié)語(yǔ)納米膠囊是納米材料的一個(gè)重要分支，是零維納米材料的重要組成部分。納米膠囊可以看作是微米膠囊概念的延伸，將各種尺度上介于1－100nm之間的，具有殼/核結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的金屬、非金屬以及有機(jī)物的包裹體統(tǒng)稱(chēng)為“納米膠囊”。通常我們感冒吃藥要吃感冒膠囊，我們可以想象將感冒膠囊縮小到納米尺度(1納米到100納米之間)。我們也可以想象將雞蛋縮小到納米尺度。1概述隨著世界人口的不斷增加,能源緊缺的形勢(shì)嚴(yán)峻。能源的可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)今世界的一大難題。解決這個(gè)問(wèn)題的基本途徑有兩個(gè):一是依靠科技進(jìn)步,發(fā)明或者開(kāi)發(fā)當(dāng)前能源的替代品;二是研究新型節(jié)能技術(shù),減少能源消耗。相變儲(chǔ)能就是其中一項(xiàng)非常重要的節(jié)能技術(shù),它是利用相變材料的相變潛熱來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和利用,這有助于提高能效和開(kāi)發(fā)可再生能源,是近年來(lái)能源科學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)十分活躍的前沿研究方向。2研究背景雖然相變儲(chǔ)能技術(shù)是提高能源利用效率和保護(hù)環(huán)境的重要技術(shù),但是由于相變材料在使用中存在著一些致命缺陷(如腐蝕性、不穩(wěn)定性、過(guò)冷、傳熱性能差等),特別是傳熱性能差,導(dǎo)致使用效果大打折扣。導(dǎo)熱系數(shù)低導(dǎo)致了相變材料儲(chǔ)能、放熱功率不高,無(wú)法充分利用相變材料儲(chǔ)能容量,因而限制了其在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用。將相變材料膠囊化是有效的改性方法之一。膠囊化技術(shù)是一種用成膜材料把固體或液體包覆使其形成微小粒子的技術(shù),其中包覆固體或液體的包覆膜稱(chēng)為囊壁,被包覆的固體或液體稱(chēng)為囊芯或芯材等。目前,最常用的膠囊化相變材料的粒徑在μm量級(jí),如作為熱流體強(qiáng)化的潛熱型微膠囊,可極大地強(qiáng)化流體的傳熱性能,但仍存在導(dǎo)熱系數(shù)低、容易引起磨損破裂、堵塞管道等缺點(diǎn),部分有機(jī)物相變材料還存在性能不穩(wěn)定的問(wèn)題。因此,為了更好的解決這些問(wèn)題,膠囊尺寸需要進(jìn)一步下降,這就誕生了納米膠囊。相變儲(chǔ)能納米膠囊是相變儲(chǔ)能微膠囊進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果。它不僅保留了微膠囊的技術(shù)優(yōu)勢(shì)(當(dāng)形成微膠囊時(shí),囊芯被包覆而與外界環(huán)境隔離,它的性質(zhì)能毫無(wú)影響地被保留下來(lái),而在適當(dāng)條件下,壁材被破壞時(shí)又能將囊芯釋放出來(lái),這給使用帶來(lái)許多的便利),而且彌補(bǔ)了普通微膠囊相變材料的不足之處。3相變儲(chǔ)能納米膠囊的衍生相變儲(chǔ)能納米膠囊結(jié)構(gòu)由囊芯和囊壁兩部分組成。囊芯是固-液或固-固相變材料,其材料選擇直接關(guān)系到傳熱和溫度控制的性能。目前,可作為囊芯的固-液和固-固相變材料種類(lèi)很多,主要有結(jié)晶水合鹽、共晶水合鹽、石蠟、脂肪酸類(lèi)等

,其中以結(jié)晶水合鹽和石蠟最為常用。殼材的選擇對(duì)納米膠囊性能起著決定性作用。針對(duì)不同的應(yīng)用,對(duì)納米膠囊的殼材有不同的要求。很多種無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料均可用作殼材,但高分子材料最為常用。4相變儲(chǔ)能納米膠囊的結(jié)構(gòu)其中前三種是比較常見(jiàn)的制備方法。另外,最近幾年還開(kāi)發(fā)出了超臨界流體、層層組裝等制備納米膠囊的新技術(shù)。5相變儲(chǔ)能納米膠囊的制備方法納米膠囊的制備方法主要有：

細(xì)乳液聚合界面聚合原位聚合凝聚相分離相變儲(chǔ)能納米膠囊不僅具有良好的貯熱性和溫控性能

,而且由于其粒徑小,因而更容易分散到液體體中,具有廣泛的應(yīng)用前景。將納米膠囊相變材料混入磚瓦、墻板及天花板等建筑結(jié)構(gòu)材料中,可以進(jìn)行太陽(yáng)能貯存,因此適合在溫差較大的地區(qū)使用。同時(shí),通過(guò)電力“移峰填谷”,也可以有效的緩解用電緊張。6相變儲(chǔ)能納米膠囊的應(yīng)用納米膠囊功能熱流體是將納米膠囊相變材料分散到傳熱流體中形成的一種多相流體。由于納米膠囊中的相變材料在固-液相變過(guò)程中吸收或釋放潛熱,因此在其相變溫度段,該類(lèi)功能熱流體有很大的表觀比熱,使其運(yùn)動(dòng)能力增大。而且,由于納米膠囊對(duì)流體流動(dòng)和傳熱的影響,可明顯增大傳熱流體與流道壁面間的傳熱能力,是一種集儲(chǔ)熱與強(qiáng)化傳熱功能于一身的新型材料。利用相變材料的吸熱和放熱現(xiàn)象,可以制成含有微納米膠囊相變材料的調(diào)溫纖維以調(diào)節(jié)服裝及周邊的溫度,減少皮膚溫度的變化,延長(zhǎng)穿著的舒適感。將制得的聚脲型相變微膠囊和海藻酸鈉共混紡絲,制備出相變調(diào)溫海藻纖維。把海藻纖維制成透氣且隨外界溫度變化的調(diào)溫醫(yī)用敷料等。相變材料特有的大潛熱以及在相變點(diǎn)附近近似恒溫的特性,使其可用于調(diào)控目標(biāo)的溫度,以改變目標(biāo)的熱紅外輻射強(qiáng)度。已有研究表明,相變材料具有一定的熱紅外偽裝能力,因此可以將相變微膠囊制成涂料,作為熱屏障材料在紅外隱身領(lǐng)域中應(yīng)用。納米膠囊相變材料作為一種新型相變材料,其最大的優(yōu)點(diǎn)是尺寸小、導(dǎo)熱系數(shù)高

,因而熱效率更高,可以應(yīng)用到精密儀器設(shè)備領(lǐng)域,比如電子器件等。同時(shí),由于尺寸很小,其過(guò)冷現(xiàn)象可能也會(huì)增大,尤其是無(wú)機(jī)相變材料的納米膠囊,但是對(duì)于有機(jī)型相變材料影響較小。細(xì)乳液聚合、界面聚合等是制備納米膠囊的重要方法。微乳