相变材料纳米胶囊
复合芯材相变材料微胶囊的制备与应用
复合芯材相变材料微胶囊的制备与应用相变材料是一种能够在特定温度范围内发生相变（液固相变或固气相变）的物质。
相变材料的应用领域广泛，包括热能储存、温度调节、传感器等。
然而，传统的相变材料在应用过程中存在一些问题，如低热传导性、材料的不稳定性等。
为了解决这些问题，研究人员开始研究。
复合芯材相变材料微胶囊是一种将相变材料包裹在微胶囊中的新型材料。
制备过程中，首先选择适合的相变材料，如蜡或聚合物等，然后将其包裹在微胶囊中。
微胶囊通常由聚合物材料制成，具有良好的稳定性和封装性。
制备完成后，复合芯材相变材料微胶囊可以在特定温度下释放相变材料的热量，实现温度调节或热能储存的功能。
复合芯材相变材料微胶囊具有许多优点。
首先，微胶囊的存在使得相变材料的热传导性能得到了显著提高。
相变材料微胶囊在相变时，热量可以通过微胶囊壁传导出来，从而提高了热传导效率。
其次，复合芯材相变材料微胶囊具有良好的稳定性，可以长时间保持相变材料的性能。
此外，由于微胶囊的封装性，相变材料不易受到外界环境的污染或影响。
复合芯材相变材料微胶囊的应用领域广泛。
在建筑领域，可以将复合芯材相变材料微胶囊应用于墙体、屋顶等位置，实现室温调节。
在电子领域，可以将复合芯材相变材料微胶囊应用于散热器或电池等位置，提高热传导性能。
在航天领域，可以将复合芯材相变材料微胶囊应用于太阳能电池板等位置，实现热能储存。
总之，复合芯材相变材料微胶囊是一种具有潜力的新型材料。
它不仅可以提高相变材料的热传导性能，还具有良好的稳定性和封装性。
在建筑、电子和航天等领域，复合芯材相变材料微胶囊都有着广阔的应用前景，为相关领域的发展提供了新的可能性。
纳米胶囊相变材料的研究进展
3广东省自然科学基金(NO.04020118);广州科技计划项目(NO.2005Z32D2101) 方玉堂:男,副教授 Tel :020********* E 2mail :ppytfang @纳米胶囊相变材料的研究进展方玉堂,匡胜严(华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室,广州510640) 摘要 纳米胶囊相变材料(N EPCMs )是将纳米胶囊化技术应用于相变材料的新型复合相变材料。
综述了纳米胶囊相变材料的研究进展,重点论述了纳米胶囊相变材料的结构组成、制备方法及其应用展望。
关键词 纳米胶囊 相变材料 制备方法R evie w on N anoencapsulated Phase Change MaterialsFAN G Yutang ,KUAN G Shengyan(The Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer &Energy Conservation ,Ministry ofEducation ,South China University of Technology ,Guangzhou 510640)Abstract The nanoencapsulated phase change materials (N EPCMs )are the novel composite phase changematerials formed by nanoencap sulation technology.This article summarizes the development of N EPCMs ,and elabo 2rates the structure composition ,preparation methods and the application prospect of N EPCMs.K ey w ords nanoencap sulation ,phase change materials ,preparation methods 近年来,随着微电子技术、燃料电池、运输业、工业制造业、航空航天、建筑、纺织、军事、能源利用以及通讯等工业的飞速发展,给传热领域提出了新的课题。
纳米胶囊相变材料的制备
第 ５ ８卷
第 ３期
化
工
学
报
（ ｉａ Ｃｈｎ ）
Ｖ０Ｉ ５ Ｎ ｏ ．８ ．３
Ｍａｃ ｒ ｈ ２０ ０７
２ ０ 年 ３月 ０７
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｃｈ ｍｉａ Ｉ ｄ ｓｒ ａ ｄ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ｏ ｒ ａ ｆ ｅ ｃ ｌ ｎ ｕ ｔｙ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ｎ
ｐ ａ ｅ ｈ ａ ｎ ｔ ｅｆ ｌ ｗｉｇ ，０ ４ ＤＤＴ ｈ ｉ ｒ ｎ ｆｒａ ｅ ｔ ｈ ｓ ，ｔ ｅｓ ｍｅｉ ｈ ｏ ｌ ｎ ） ． ｏ ｃ ａｎｔａ ｓｅ ｇ ｎ ，１：１ ～ ｃａ ｅ ａ ｅ／ ｔ ｒ ｎ ，ａ ｄ ２ ｏ ｔｄ ｃ ｎ ｓ ｙ ｅ ｅ ｎ
料 ；系 统 探 讨 了 聚 合 反 应 各 因 素 对 乳 胶 粒 子 的形 态 、胶 囊 材料 热 性 能 的 影 响 。适 宜 的反 应 条 件 为 ：引 发 剂 ＡＩＮ Ｂ ０ ５ （ 相 质 量 分 数 ，下 同 ） ． 油 ；链 转 移 剂 Ｄ Ｔ ０ ４ ； 正 十 八 烷 与 苯 乙 烯 比为 １：１以 及 复 合 乳 化 剂 （ ＤＳ和 Ｄ ． Ｓ Ｏ －０ 总 量 ２ ，配 比为 １：１ Ｐ１） 。实 验 结 果 表 明胶 囊 ｚ均 直 径 １ ４ａ ２ ｍ，相 变 焓 可 达 １ ４４ｋ ２ ． Ｊ・ｋ － 。 ｇ。 关 键 词 ：相 变 材 料 ；纳 米 胶 囊 ； 位 聚合 ； 乳 液 ； 声 波 工 艺 原 细 超 中图 分 类 号 ：ＴＱ ３ ６ ３ １ ． 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０ ３ —１ ５ （０ ７ ０ — ０ ７ 一 Ｏ ４ ８ １７ ２ ０ ） ３ ７ １ ５
纳米胶囊的制备方法及其在相变材料中的应用
１纳 米胶 囊 的制 备 方 法 ．
１１ １双 乳 液 蒸 发技 术 双 乳 液 蒸 发技 术 制 备 纳 米 胶 囊 通 常 采 用
①将活性组分分散于含有壳材料的有机溶剂 中； 生成 ② 目前 纳 米 胶 囊 常 用 的 制备 方 法 主 要 有 乳 液 聚 合 法 、 面及 原 位 聚 四个主要 步骤： 界 即将 该 有 机 相 在 与 前 一 种 不 相 混 溶 的第 二 种 连 续 相ｆ 常 通 合法等； 随着 科 学 技 术 的 发 展 ， 些 新 型纳 米 胶 囊 技 术 得 到 开 发 ， 一 如界 双 乳 液 微 滴，
１２界 面 聚 合 法 具 体 方 法 如 下 ： 分 散 或 溶 解 得 很 好 的 囊 心 、 ． 把 单 体 溶 于 一 种 溶 剂 所 得 的溶 液 加 到 注 射 器 中， 另 一 种 单 体 溶解 在 另 一 把
２ 纳 米胶 囊在 相 变 材 料 中的 应 用 ．
纳 米 胶 囊 相 变 材 料 是 将 纳 米 胶 囊 化 技 术 应 用 于 相 变 材 料 的新 的 因 种 与 上 述 溶 剂 不 相 混 溶 的溶 剂 内放 在 注射 器 下 的容 器 中， 注 射 器 中 研 究 领 域 。纳 米 胶 囊 相 变 材 料 在 保 留微 胶 囊 相 变材 料 优 点 的 同 时 ， 当 有 的液 体 通 过 毛 细 管 针 头 在 电 动 马达 的 驱 动 下 形 成 表 面 带 电 的 均 匀 球 胶 囊 尺 寸从 微 米 级 降 为 纳 米 级 ，使胶 囊 表 面 积 与体 积 的 比 率 增 大 ． 同时 ， 在使 用 过 程 中还 可 大 大 降 低 长 体 液滴 （ 径 在 纳米 大 小１ 人 溶 有 第 二 种 反 应 单 体 的 溶 液 中 时 ， 粒 滴 即在 利 于 提 高 相 变 材 料 的传 热 速 率 ；
相变材料微胶囊的制备及其应用
相变材料微胶囊的制备及其应用相变材料是一种具有特殊性质的材料，其在特定温度下可以发生相变，从一个固态到液态或气态。
相变材料微胶囊是将相变材料封装在微小的胶囊中，以便更好地控制其应用和使用。
相变材料微胶囊的制备可以通过多种方法实现。
一种常见的方法是利用乳化技术，将相变材料溶解在一种胶体溶液中，然后通过乳化剂的作用，将相变材料包裹在微小的胶囊中。
另一种方法是通过喷雾干燥技术，将相变材料溶解在溶剂中，然后通过喷雾干燥的过程，将相变材料形成微小的固态颗粒，再将其包裹在胶囊中。
这些制备方法可以根据具体需求进行调整和优化，以获得更好的微胶囊性能。
相变材料微胶囊具有广泛的应用领域。
其中最常见的是在纺织行业中的应用。
通过将相变材料微胶囊添加到纺织品中，可以实现温度调节的功能。
当环境温度升高时，相变材料微胶囊会吸收热量并发生相变，吸收了热量的相变材料微胶囊会变成液态或气态，使纺织品表面温度降低，从而提供凉爽的感觉。
相反，当环境温度降低时，相变材料微胶囊会释放热量并发生相变，从而提供温暖的感觉。
这种温度调节的功能使得相变材料微胶囊在夏季的衣物、床上用品等方面有着广泛的应用前景。
除了纺织行业，相变材料微胶囊还可以在建筑、能源储存等领域得到应用。
在建筑领域，通过在建筑材料中添加相变材料微胶囊，可以实现室内温度的调节，减少能源消耗。
在能源储存领域，相变材料微胶囊可以用于储存和释放热能，提高能源利用效率。
相变材料微胶囊的制备及其应用具有广阔的前景。
随着科技的不断发展，相变材料微胶囊的性能和应用领域将得到进一步的拓展和优化。
相变材料微胶囊的研究将为人们提供更加舒适和节能的生活方式，推动社会的可持续发展。
纳米微胶囊相变材料
纳米微胶囊相变材料概述纳米微胶囊相变材料是一种具有特殊功能的材料，其通过纳米技术将相变材料封装在微胶囊中，从而赋予其更多应用潜力。
相变材料是一类可以在温度变化时吸热或释热的物质，常见的相变材料有蜡、水和氢化钠等。
纳米微胶囊相变材料结合了相变材料和纳米技术的优势，具有更高的热容量、更快的相变速度和更好的稳定性等特点，因此在能源、建筑、电子等领域具有广阔的应用前景。
纳米技术在纳米微胶囊相变材料中的应用纳米技术是一种能够精确控制和调节材料结构和性能的技术，通过纳米技术，可以将相变材料封装在纳米尺度的微胶囊中。
纳米微胶囊相变材料的制备过程中，首先需要选择合适的相变材料，并通过化学方法或物理方法将其封装在纳米胶囊中。
封装后的纳米微胶囊具有较小的尺寸和较大的表面积，增加了相变材料与外界的接触面积，提高了热传导效率。
同时，纳米尺度的微胶囊还具有更好的稳定性和可控性，可以避免相变材料的泄漏和损坏。
纳米微胶囊相变材料的特性和应用纳米微胶囊相变材料具有以下几个特性和应用：1. 高热容量：纳米微胶囊相变材料具有较高的热容量，可以在相变过程中吸收或释放大量的热量，具有显著的温度调节效果。
因此，纳米微胶囊相变材料在节能和环境调节方面具有广泛的应用前景。
2. 快速相变速度：纳米微胶囊相变材料由于尺寸较小，热传导效率高，相变速度较快。
这使得纳米微胶囊相变材料在热管理、温控设备等领域具有重要的应用价值。
3. 温度稳定性：纳米微胶囊相变材料具有较好的温度稳定性，能够在一定的温度范围内保持相变性能不变。
这使得纳米微胶囊相变材料在高温环境下的应用具有优势。
4. 可调节性：纳米微胶囊相变材料可以通过调节胶囊的尺寸、壁厚和壁材料等参数来调节其相变性能，实现对温度和热量的精确控制。
这为纳米微胶囊相变材料的应用提供了更多的可能性。
5. 应用领域：纳米微胶囊相变材料可以应用于能源储存、建筑节能、电子设备散热等领域。
例如，在太阳能热水器中，可以利用纳米微胶囊相变材料吸热的特性，提高太阳能的利用效率。
纳米胶囊相变材料研究进展
《化学通报》在线预览版国家自然科学基金项目(50472090)资助 纳米胶囊相变材料研究进展刘 硕 张 东*（同济大学材料科学与工程学院 上海 200092）摘要纳米胶囊相变材料是一类新型储能材料。
本文介绍了纳米胶囊相变材料的研究背景、发展历程和优势；分析了相变储能纳米胶囊的结构、原理及其功能，包括囊芯与囊壁的种类及选材原则，微胶囊与纳米胶囊性质比较；重点介绍了细乳液聚合、原位聚合和界面聚合等纳米胶囊制备技术方法的原理及研究进展，并对相变储能纳米胶囊在建筑节能、功能热流体、服装、航空航天及军事等领域的应用作了总结。
关键词纳米胶囊相变材料细乳液聚合原位聚合界面聚合Progress of the Nano-encapsulated Phase Change MaterialsLiu Shuo, Zhang Dong(college of materials science and engineering,Tongji University, Shanghai 200092)Abstrat The nano-encapsulated phase change materials (NEPCMs) are a kind of novel composite phase change materials. The nano-capsule of phase change materials including the structure composition, principles, and some functions, such as the kind of the capsule-wall and the capsule-core, and/or the principle to select the suitable materials was introduced. And the compare of the nanocapsule with microcapsule was given. The Progress of the NEPCMs including the preparation methods, such as mini-emulsion polymerization, in-situ polymerization and interface polymerization was focused on. Finally, the applications of NEPCMs in building energy-saving, functionally thermal fluids, costume, aerospace and military were summarized.Key words nanocapsule, phase change materials, mini-emulsion polymerization, in-situ polymerization, interface polymerization随着世界人口的不断增加，能源紧缺的形势严峻。
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• 由于胶囊尺寸从μm级降为nm级,使胶囊表面积与 体积的比率增大, 有利于提高相变材料的传热速 率 ,因而进一步扩大了胶囊型相变材料的应用范 围。同时 ,在使用过程中还可大大降低由于长时 间的使用中粒子之间碰撞所造成的破坏。 • 因此,近年来纳米胶囊相变储能技术研究逐渐成 为一大热点 。
4 相变储能纳米胶囊的结构
温度, 减少皮肤温度的变化 ,延长穿着的舒适感。
• 将制得的聚脲型相变微胶囊和海藻酸钠共混纺丝 , 制备出相变调温海藻纤维。把海藻纤维制成透气且 随外界温度变化的调温医用敷料等。 • 相变材料特有的大潜热以及在相变点附近近似恒温的
特性 ,使其可用于调控目标的温度 ,以改变目标的热
红外辐射强度 。
• 已有研究表明 ,相变材料具有一定的热红外伪装能力,
• 将纳米胶囊相变材料混入砖瓦、墙板及天花 板等建筑结构材料中, 可以进行太阳能贮存, 因此适合在温差较大的地区使用。同时 ,通 过电力“移峰填谷”,也可以有效的缓解用电 紧张。
• 纳米胶囊功能热流体是将纳米胶囊相变材料分散到 传热流体中形成的一种多相流体。由于纳米胶囊中
的相变材料在固-液相变过程中吸收或释放潜热 ,
• 相变储能纳米胶囊结构由囊芯和囊壁两部分组成。 • 囊芯是固-液或固-固相变材料, 其材料选择直接关系 到传热和温度控制的性能。目前 ,可作为囊芯的固-液 和固-固相变材料种类很多, 主要有结晶水合盐、共晶 水合盐、石蜡、脂肪酸类等 ,其中以结晶水合盐和石 蜡最为常用。 • 壳材的选择对纳米胶囊性能起着决定性作用。针对不 同的应用,对纳米胶囊的壳材有不同的要求。很多种 无机材料和有机材料均可用作壳材, 但高分子材料最 为常用 。
07
结语
06
相变储能纳米胶囊的应用
05
04
03
相变储能纳米胶囊的制备方法
相变储能纳米胶囊的结构
相变储能纳米胶囊的衍生
02
研究背景
01
概述
结语
1 概述
• 纳米胶囊是纳米材料的一个重要分支，是零维纳
米材料的重要组成部分。纳米胶囊可以看作是微
米胶囊概念的延伸，将各种尺度上介于1－100nm
之间的，具有壳/核结构特点的金属、非金属以 及有机物的包裹体统称为“纳米胶囊”。通常我 们感冒吃药要吃感冒胶囊，我们可以想象将感冒 胶囊缩小到纳米尺度(1纳米到100纳米之间)。我 们也可以想象将鸡蛋缩小到纳米尺度。
• 胶囊化技术是一种用成膜材料把固体或液体包覆 使其形成微小粒子的技术 ,其中包覆固体或液体 的包覆膜称为囊壁, 被包覆的固体或液体称为囊 芯或芯材等 。 • 目前, 最常用的胶囊化相变材料的粒径在μm量级 , 如作为热流体强化的潜热型微胶囊,可极大地强化 流体的传热性能 ,但仍存在导热系数低 、容易引 起磨损破裂 、堵塞管道等缺点, 部分有机物相变 材料还存在性能不稳定的问题。 • 因此, 为了更好的解决这些问题, 胶囊尺寸需要 进一步下降, 这就诞生了纳米胶囊。
• 纳米胶囊作为介于宏观物体和原子之间的介观体系， 它与宏观物体和原子既有共同的地方，又有其很多
独特的性质和用途。
• 它集合了由壳核结构所带来的特性和纳米体系由尺 寸变化引起的效应。 • 纳米胶囊的外壳具有许多功能，如：保护内核免受
环境的破坏；增加纳米团簇的稳定性以避免其长大；
促进纳米颗粒在不同介质中的分散性；增加物质的
• 纳米胶囊的制备方法主要有： 细乳液聚合 界面聚合 原位聚合 凝聚相分离
其中前三种是比较常见的制备方法。另外 ,最 近几年还开发出了超临界流体 、层层组装等 制备纳米胶囊的新技术。
6 相变储能纳米胶囊的应用
• 相变储能纳米胶囊不仅具有良好的贮热性和 温控性能 ,而且由于其粒径小 ,因而更容易 分散到液体体中 ,具有广泛的应用前景。
利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用,
这有助于提高能效和开发可再生能源, 是近年来能
源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究 方向。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 虽然相变储能技术是提高能源利用效率和保护环 境的重要技术 ,但是由于相变材料在使用中存在 着一些致命缺陷( 如腐蚀性、不稳定性、过冷、 传热性能差等),特别是传热性能差 ,导致使用效 果大打折扣。 • 导热系数低导致了相变材料储能、放热功率不高, 无法充分利用相变材料储能容量 ,因而限制了其 在工业上的大规模应用。 • 将相变材料胶囊化是有效的改性方法之一 。
3 相变储能纳米胶囊的衍生
• 相变储能纳米胶囊是相变储能微胶囊进一步发 展的结果 。它不仅保留了微胶囊的技术优势 ( 当形成微胶囊时,囊芯被包覆而与外界环境 隔离, 它的性质能毫无影响地被保留下来 ,而 在适当条件下 ,壁材被破坏时又能将囊芯释放 出来 ,这给使用带来许多的便利), 而且弥补 了普通微胶囊相变材料的不足之处。
因此在其相变温度段 , 该类功能热流体有很大的 表观比热, 使其运动能力增大。而且, 由于纳米胶 囊对流体流动和传热的影响, 可明显增大传热流体 与流道壁面间的传热能力 ,是一种集储热与强化传
热功能于一身的新型材料。
• 利用相变材料的吸热和放热现象, 可以制成含有微 纳米胶囊相变材料的调温纤维以调节服装及周边的
因此可以将相变微胶囊制成涂料 ,作为热屏障材料在 红外隐身领域中应用 。
7 结语
• 纳米胶囊相变材料作为一种新型相变材料,其最大的 优点是尺寸小、导热系数高 ,因而热效率更高,可以 应用到精密仪器设备领域 ,比如电子器件等。同时 , 由于尺寸很小,其过冷现象可能也会增大 ,尤其是无 机相变材料的纳米胶囊, 但是对于有机型相变材料 影响较小 。 • 细乳液聚合 、界面聚合等是制备纳米胶囊的重要方 法 。微乳液是一种崭新的聚合介质 ,性质也很独特 , 用其来制备纳米胶囊是一种非常有潜力的方法。 • 相变储能纳米胶囊的应用范围很广,可以应用到建筑 节能、功能热流体 、服装、电子器件 、航空航天 及军事等领域 。
• 同时 ,作为包覆相变材料的壳材必须与芯 材及环境有很好的兼容性 。 • 首先,纳米胶囊芯材不能在可溶解壳聚物的 溶剂中溶解, 聚合物也不能在液态芯材中明 显溶解;其次, 壳材的使用温度必须高于内 核的相变温度; 在纳米胶囊的使用上, 壳材 不能溶解于环境中或者与环境发生反应
5 相变储能纳米胶囊的制备方法
活性；改变内核的光学、电学、磁学性质等。
2 研究背景
• 随着世界人口的不断增加 ,能源紧缺的形势严峻 。
能源的可持续发展是当今世界的一大难题 。解决 这个问题的基本途径有两个 : 一是依靠科技进步 , 发明或者开发当前能源的替代品;二是研究新型节 能技术,减少能源消耗。
• 相变储能就是其中一项非常重要的节能技术 ,它是