Những đột phá gần đây trong vật liệu thay đổi giai đoạn (PCM) đang thay đổi quy định nhiệt trên toàn ngành công nghiệp, cung cấp dịch vụ lâu hơn và kiểm soát nhiệt độ đáng tin cậy hơn. những cải tiến này nhắm vào những rào cản có tính bền vững và hiệu quả lâu dài, mở ra những đại lộ mới cho các tòa nhà có hiệu quả năng lượng, làm mát điện tử cao, và thiết kế sản phẩm bền vững.

Vai trò căn bản của giai đoạn thay đổi vật chất

Các giai đoạn thay đổi vật liệu sẽ tạo ra sự hấp thụ hoặc giải phóng trong giai đoạn chuyển giao - gần như thường xuyên giữa các trạng thái rắn và lỏng. không giống như nhiệt độ tốt, phụ thuộc vào thay đổi nhiệt độ, cửa hàng PCM hoặc giải phóng một lượng lớn năng lượng ở nhiệt độ gần như không đổi. Tính chất này làm cho chúng lý tưởng cho các gai nhiệt độ làm mịn, giảm tiêu thụ năng lượng và bảo vệ các thành phần nhạy cảm.

Chu trình hoạt động thông thường bao gồm tan chảy khi nhiệt độ xung quanh vượt quá nhiệt độ của PCM hấp thụ nhiệt độ vượt quá mức. Khi môi trường nguội, chất lỏng và chất lỏng của máy tính và giải phóng nhiệt, bộ đệm. Các chất PCM thông thường bao gồm sáp, nước muối, axit béo, và hỗn hợp nhiệt độ cao, mỗi loại có các lớp băng tan đặc trưng và khả năng nhiệt đặc trưng. ứng dụng của chúng có thể tạo ra các bao bì, dệt may, hệ thống điều khiển nhiệt, và hệ thống dẫn nhiệt và dây xích.

Thử thách lõi trong việc bắt cóc PCM

Vi tính thô không thể được sử dụng trực tiếp trong hầu hết các hệ thống do rò rỉ, phản ứng và xử lý khó khăn.

  • Sự căng thẳng cơ khí, đạp xe nhiệt và tấn công hóa học có thể gây vỡ vỏ, dẫn đến mất mát PCM và giảm hiệu suất.
  • Sự điều hành nhiệt độ ): nhiều vật liệu vỏ (v. d., chất lỏng) có độ dẫn nhiệt thấp, nhiệt chuyển vào và ra khỏi lõi PCM.
  • Việc sản xuất các viên thuốc không có khuyết tật ở quy mô vẫn còn tốn kém và nhạy cảm quá trình.
  • Khả năng định vị ): khả năng tiếp xúc với bức xạ UV, độ ẩm hoặc nhiệt độ cực đoan có thể làm suy giảm sự toàn vẹn qua thời gian.

Công nghệ hóa truyền thống

Phương pháp phổ biến chia thành ba loại lớn, mỗi loại có sẵn những đánh đổi sẵn có:

  • Thường dùng để xây dựng vật liệu và dệt may. Các công nghệ như trong stu Couciization hoặc coacture hóa dạng da mỏng. Trong khi hiệu quả với các hạt nhỏ (100 ), vỏ đồng nhất và độ dày có thể khác nhau, dẫn đến điểm yếu.
  • Sự sắp xếp trong các thùng ): PCM được niêm phong bằng kim loại hoặc túi nhựa, bảng điều khiển, hoặc ống. Những cái này rất mạnh và đơn giản để sản xuất nhưng bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ trên bề mặt thấp, hạn chế tốc độ chuyển nhiệt và phụ thêm nhiều.
  • Mô phỏng trong ma trận porcity ): kích hoạt PCM thành hỗ trợ xốp (không gian, đồ thị, đồ gốm) cung cấp khả năng ngăn chặn và tăng cường nhiệt độ. Tuy nhiên, vật liệu ma trận có thể nặng hoặc brittle, và cấu trúc pore phải được tối ưu hóa cẩn thận để ngăn chặn việc rò rỉ PCMage trong khi đạp xe đạp.

Những phương pháp này đã đủ cho nhiều ứng dụng, nhưng khi hiệu suất đòi hỏi sự gia tăng, giới hạn của chúng trở nên rõ ràng hơn. các nhà nghiên cứu đã tập trung vào các thiết kế tổng hợp tiếp theo để vượt qua những yếu kém này.

Tiến bộ gần đây trong việc bắt cóc PCM

Sự đổi mới đã tăng nhanh theo ba hướng chính: vật liệu vỏ bọc nano, những thay thế dựa trên sinh học, và kiến trúc tổng hợp đa chiều. những phương pháp này cùng lúc cải thiện hiệu suất nhiệt, sức bật cơ học, và sự kháng sinh.

Vỏ sò tự động

Kỹ thuật viên Nano tạo ra những bức tường siêu mỏng nhưng chắc một cách khác thường. Bằng các vỏ bọc kỹ thuật ở mức nano, các nhà khoa học có thể kiểm soát chính xác độ dày, độ dày, độ ẩm và chất hóa học bề mặt. Lấy thí dụ, [FLT: 0] vỏ sò [FLT: 0] [FLT:] khả năng xử lý nhiệt độ và sức mạnh cơ khí. Các khung bên trong cơ quan kim loại (OMGGGG) cung cấp độ bền và ống nano được hỗ trợ để chuyển đổi các tính chất từ xa và các dây thép điện tử.

Các cuộc nghiên cứu gần đây đã chứng minh các ống nano chứa vỏ dưới 100 nano mét dày mà chịu được hàng ngàn chu kỳ nhiệt không bị rò rỉ. Những thiết kế này cũng cải thiện [FLT: 0] tỷ lệ nhiệt vì sự kháng nhiệt giữa tâm và môi trường xung quanh. Hơn nữa, diện tích bề mặt cao của các viên nano có cấu trúc tạo cơ cấu hỗ trợ cho việc tích hợp thành sơn, áo khoác và phim mỏng cho các ứng dụng làm mát thụ động.

Chương trình này dựa trên các vật liệu dựa trên sinh học

Các mối quan tâm môi trường thúc đẩy sự chú ý về vật liệu bào chế tái tạo và sinh học. Chất lỏng tự nhiên như [FLT: 0], chất di truyền cung cấp các tính chất hứa hẹn. Chitosan, lấy từ vỏ sò, tạo thành những viên cứng cáp thông qua sợi dây thần kinh và thể hiện hoạt động chống rối loạn thần kinh - có thể hiệu chỉnh các chất dinh dưỡng và ứng y tế. tế làm tê giác đóng các mô nanos (C) và nano nnllll (C) cung cấp các tính năng cơ khí cao và chất hóa học có thể điều chỉnh các tính chất hóa học.

Những vỏ sò dựa trên sinh học thường giảm dần dần trong điều kiện quản lý, giảm tác động cuối đời của môi trường. tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang làm việc để cải thiện sự ổn định nhiệt độ và sự chống ẩm, hiện đang hạn chế một số sinh thái cao hay môi trường ẩm ướt sử dụng. hệ thống tổng hợp chất béo tự nhiên với các khối nano phụ (v.g.g, đất sét, sica) đang đưa ra lời hứa về sự cân bằng cân bằng tình bạn với tính bền vững.

Các kết hợp Tổng hợp đa chiều

Một tiến bộ lớn khác là việc sử dụng nhiều lớp vỏ với chức năng bổ sung. Chẳng hạn, một [FLT: 0] kỹ thuật phun điện có thể tạo ra các viên thuốc chứa trong lớp vỏ bên trong để linh hoạt, một lớp nano kim loại trung gian để tăng cường nhiệt độ, và một lớp gốm bên ngoài cho khả năng kháng tia cực và hóa học.

Chương trình này được dùng để tạo ra các viên nang với độ sáng tới 10 lớp đa sắc tố và nano, đạt được >99% khả năng ngăn chặn rò rỉ sau 500 chu kỳ nhiệt độ. Các viên thuốc đa hoãn cũng hiển thị độ sáng [FL: 0] độ mạnh [FL: 1] dưới nén và kéo cắt, làm cho chúng thích hợp để hợp với cấu trúc tổng hợp.

Ứng dụng chính cho ứng dụng

Khả năng duy trì hiệu suất trong một thời gian dài giảm chi phí bảo trì và kéo dài tuổi thọ sản phẩm, hỗ trợ trực tiếp mục tiêu bền vững.

Những tòa nhà năng lượng có năng lượng

Trong việc tập hợp các máy PCM được sắp xếp ở đây vì vật liệu xây dựng bị thay đổi nhiệt độ, độ ẩm và vật liệu cơ bản trong nhiều thập niên. Những viên thuốc dựa trên cơ sở và chất làm mát có thể giảm 10–40%) đã chứng minh hiệu suất nhiệt độ [FL:0] sau hơn 1.000 chu kỳ nhiệt [FL], một vật liệu xây dựng đặc trưng cho việc xây dựng. Lấy thí dụ, các nghiên cứu về cấu trúc và cơ bản đã dẫn đến việc tạo ra các mẫu mẫu thử nghiệm nhiệt độ cao nhất (FT: 5%).

Hệ thống điện tử và hệ thống điều hành nhiệt điện tử

Trong điện tử, nhiệt độ được dùng để tăng cường, và vật liệu giao diện nhiệt ngăn cản nhiệt độ quá tải trong thiết bị thông minh đến trung tâm dữ liệu. Việc thu nhỏ phải xử lý các luồng nhiệt độ cao và lặp đi lặp lại điện tích trong pin. Các chương trình này được dùng để tăng cường năng lượng điện tử. [FLT: FLT: 0] Thông tin khoa học [FLT: 0]. Sự tiến bộ như thế là sự tiếp nhận thiết yếu cho phương tiện điện và phương tiện điện tử.

Văn bản và kỹ thuật có thể mặc

Các vật liệu thay đổi giai đoạn hợp thành vải có thể mang lại sự thoải mái nhiệt cho môi trường quá mức. Việc hấp thụ phải tồn tại trong việc giặt, bẻ cong và bóp méo. Những phát triển gần đây trong [FLT: 0] các mô hình nano dựa trên cơ sở và linh hoạt cho phép sự kết hợp PC thành sợi và áo khoác không gây cảm giác hay dễ chịu. Đồng phục ngoài trời đang điều khiển các công nghệ này để thích ứng với các quy định nhiệt độ thích nghi.

Dây xích lạnh và hậu cần

Việc vận chuyển hàng hóa nhạy cảm nhiệt độ (các loại hàng hóa tự động, thực phẩm) đòi hỏi bộ đệm nhiệt có thể chịu trong ngày. Bộ lọc nhiệt độ PCM dựa trên các gói lạnh và bộ khí nén đã được sắp xếp phụ thuộc vào cách bao bọc để ngăn chặn việc rò rỉ và duy trì hiệu suất qua các chuyến hàng hóa. Các khoang chứa nhiều loại. Các viên đa máy lọc cao cấp đã hiển thị không có gì hơn 2% sau 200 lần bị đóng băng [FL], so với việc giảm mức độ lãng phí [FL],] so với 10 phần trăm nguồn lực vi mô: [FT]: [FT] và] bảo đảm bảo tính năng lượng: [FT]:] chất thải: [FT] và giảm thiểu].

Hướng đi tương lai và khả năng tính toán

Trong khi kết quả phòng thí nghiệm đang được triển vọng, dịch những tiến bộ trong việc sản xuất hàng loạt vẫn là một thách thức chính. Quá trình sản xuất tốn kém bảo trì độ chính xác nano đang được phát triển.

Một biên giới khác là sự phát triển hệ thống điều khiển nhiệt thông minh mà chỉ có thể giải phóng PCM khi cần (v., để đáp ứng nhiệt độ hoặc áp lực kích hoạt). Những hệ thống này có thể hiệu lực khả năng quản lý nhiệt độ tự cải thiện hoặc cách thích ứng. Việc nghiên cứu vào giai đoạn thay đổi hợp để kết hợp nhiều điểm tan chảy khác nhau trong một khoang chứa cũng đang hoạt động, cung cấp khả năng tăng cường nhiệt độ.

Cuối cùng, dấu ấn môi trường của vật liệu thu thập được kiểm tra kỹ lưỡng hơn. đánh giá vòng đời hướng sự lựa chọn về nguồn sinh học và tái sử dụng, cũng như thiết kế vỏ bọc giúp phục hồi PCM sau cuộc sống. kết hợp hiệu quả cao với các nguyên tắc kinh tế vòng quanh sẽ là thiết yếu cho việc tiếp nhận rộng rãi trong các lĩnh vực như xây dựng và điện tử tiêu dùng.

Tóm lại, những tiến bộ gần đây trong việc nhận dạng gen-một cách hợp lý các vỏ nano, vật liệu dựa trên sinh học, và nhiều lớp phủ, đang giải quyết các giới hạn tính bền vững và hiệu quả mà trước đây đã chậm đi. với sự tiến bộ trong việc sản xuất và các vật liệu thông minh, các máy PCM đã được sắp xếp để trở thành một thành phần chuẩn trong các giải pháp quản lý nhiệt kế tiếp trong các ngành công nghiệp.