纳米相变材料PPT课件

三、纳米相变材料的制备方法
3.1 界面聚合法
• 界面聚合法是建立在合成高聚物界面缩聚 反应的基础上的。
两种发生聚合反应的单体 分别溶于水和分散相中
把两种不相混溶的液体 加入乳化剂以形成水包
油或油包水乳液
迅速在相界面上反应生 成聚合物将囊心包覆形
成胶囊
两种聚合反应单体分别 从两相内部向界面移动
3.2 原位聚合法
持不变或恒定的一种功能性材料。
人口的不断增加，能源紧缺的形式严峻。需要研究新型节 能技术，减少能源消耗。相变储能技术就是其中一个。
有机
液态 导热系数低
传统相变材料
无机
腐蚀性
纳米相变材料
纳米相变材料解决泄露问题 纳米相变材料解决导热系数低的问题
二、纳米相变材料 纳米技术 + 相变材料 = 纳米相变材料
第五章 纳米材料的相变
5.1 纳米材料的马氏体相变
1、 纳米材料的特殊效应
纳米材料是1~100nm超细微材料。纳米效应有 ：
小尺寸效应、量子效应、 表面效应和界面效应
纳米材料具有一系列优异的力学、 磁性、光学和化学等宏观特性
五、纳米相变材料的应用
• 在热交换器行业中的应用
相变蓄能岩棉复合板
Байду номын сангаас相变蓄能板
• 在纺织业中的应用
相变材料在纺织品中的应用主 要是通过微胶囊对织物进行涂 覆或将微胶囊混入纺丝液中进 行纺丝来实现。包封有相变微 胶囊材料的服装可以根据环境 温度的变化在一定温度范围内，
自由调节服装内部温度。
在其他行业中的应用
微胶囊
纳米胶囊
多种有机物和无机物材料，其中 主要为可生物降解的高分子物质，
高分子材料最为常用
如聚乳酸
粒径为5-400微米，分散于水中 粒径为1-1000纳米，易分散于水
为悬浮液
中形成透明的胶体溶液
主要用于口服
主要用于静脉注射
缓释药，为长期制剂
主要作为载药靶向
包括机械、物理、化学等各种方 原位聚合法、界面聚合法等 法
可以很好地保护内部的相变材料芯材。
• 以上四种表征方法是从不同角度来表征纳 米胶囊的，并无优劣之分。
• 各种表征手段需要综合使用，才能充分的表 征一种物质，只用单一的某种手段是不能充分
表征的。
• 比如上例中，红外谱图只能给出官能团， 并不能给出具体形状，这就要结合透射电镜 图来表征，而它的热性能就要进行热分析。
• 美国的研究人员将开发出的新型纳米相变材料研 磨成粉末，应用到电子器件制造行业对精密电子 器件的制造工艺氛围进行保护，提高了产品的质 量和精密度。
• 纳米相变材料具有独特的蓄热调温性能，使其在 大规模灭火，如森林灭火和油田灭火中得到广泛 应用。
• 俄罗斯将吸附蓄热技术与无机相变材料相结合， 研制出一种纳米吸湿防寒鞋垫。该鞋垫利用纳米 孔硅胶和氯化钙对水汽的吸附达到吸湿的效果， 使鞋垫始终保持凉爽干燥；氯化钙吸水后转变为 六水氯化钙，它能根据环境温度进行吸热／放热， 达到调温的效果。
官能团 甲基、亚甲基不对称伸缩振动峰 亚甲基对称伸缩振动峰 亚甲基面内、面外振动峰 a曲线
正十八烷（a）、聚苯乙烯（b）、纳米胶囊的 红外光谱图（c）
波数/cm 3060 3026 2923 1601 1490 756 700
官能团 芳香族C-H伸缩振动峰 脂肪族C-H伸缩振动峰 苯环C=C伸缩振动峰 苯环变形振动峰 b曲线
普通纳米 相变材料
纳米相变材料
纳米复合 相变材料
纳米金属 等
纳米胶囊 相变材料
纳米吸附 相变材料
其他复合 相变材料
胶囊法
吸附法 其他 方法
2.1 纳米胶囊相变材料
微胶囊
纳米尺寸
纳米胶囊
导 热 系 数
低
磨 损 破 裂
堵 塞 管 道
很好的解决了微胶囊的问题
微胶囊与纳米胶囊的对比
项目 壳材料 分散性 医学用途 作用 制备方法
六、纳米相变材料研究展望
纳米相变材料不论是从纳米复合相变材料 还是普通纳米相变材料来说，现阶段人们对 于它的研究主要还是从实验方面来入手，这 就导致人们不能根据自身的需要来定向的制 作纳米相变材料，很多事情并不能过得到理 论的解释。我认为，以后的研究重点应该放 在理论方面，从理论方面入手去充分研究纳 米相变材料。
对照图中的a、b和c的红外光谱图只是两个的加合， 并没有出现新的吸收峰表明正十八烷和聚苯乙烯只是
物理上的嵌合。
纳米胶囊的耐热性分析
纳米聚苯乙烯球、纯正十八烷和纳米胶囊的热重分析图
纳米胶囊相变材料的分解主要集中在两个阶 段：105.1-316.4摄氏度，失重比为49.54%； 386.7-443.7摄氏度，失重比为44.63%。分析 表明：作为壳层的聚苯乙烯有很好的耐热性，
纳米相变材料的研究进展
一、相变及相变材料 二、纳米相变材料 三、纳米材料的表征方法 四、纳米相变材料的制备方法 五、纳米相变材料的应用 六、纳米相变材料的研究展望
一、相变及相变材料
• 物质从一种相转变为另一种相的过程称之 为相变。
• 相变材料是指材料在相变温度范围内，虽 然发生相态的变化，但是在相变过程中， 体积的变化很小，以潜热形式从周围环境 吸收或者释放大量热量，而自身的温度保
纳米胶囊粒径分析
纳米胶囊的粒径分析
结果显示纳米胶囊的粒径分布相对集 中，主要分布在50-200纳米范围内
纳米胶囊表面形态分析
半月形
纳米胶囊透射电镜照片
可以看出纳米胶囊呈球形，囊心（浅色部 分）和囊壁（深色部分）之间存在明显的 界线，只有极少部分的胶囊形貌呈半月形
纳米胶囊的红外光谱分析
波数/cm 2958 2924 2855 1378 721
• 原位聚合法是一种与界面聚合法密切相关 的纳米胶囊化技术。
将单体与引发剂全部加 入到分散相或连续相中
聚合反应在芯材液滴的表 面上发生，聚合单体产生
相对低分子量的预聚体
交联及聚合反应的 不断进行，最终形 成固体的胶囊外壳
预聚体尺寸逐步增大后， 沉积在芯材物质的表面
四、纳米材料的表征方法
常规表征法
特有表征法
透射电镜法
化学表征法
仪器表征法
扫描电镜法 隧道扫描电镜法
粒度分析法
滴定分析法 重量分析法 光谱分析 质谱分析 能谱分析
比表面积法
纳米胶囊表征举例
• 纳米胶囊的囊心为正十八烷壳材为聚苯乙 烯。
• 用粒度分析仪对样品进行粒径分布分析。 • 用透射电镜对样品进行表面形貌分析。 • 用红外光谱仪对样品进行结构组成分析。 • 用热分析仪对样品进行热失重分析。