相变储能微胶囊研究进展

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。

进行相变转换，而壁材仍然维持着固体外会在芯材液滴的外表面进行聚合反应制备本论文详细介绍了制备微胶囊相变观，从而便于别的基体与相变材料微胶囊分子量相对较低的预聚体，当其尺寸不断材料的四种常用方法，包括喷雾干燥[1]增大后，其会在芯材表面进行聚集，因为复合。

当前，相变材料微胶囊已经成为法、原位聚合法、界面聚合法及复凝聚聚合过程一直在不断进行，所以最终其会了各国科学家们的研究重点，其在纺织、法。

此外，还系统阐述了相变微胶囊材形成固体外壳覆盖在芯材液滴表面上。

太阳能贮存以及节能建筑材料等领域得到料在不同领域的应用，包括纺织领域、[7][4]Zhang等通过原位聚合法分别合成了以了广泛的应用。

太阳能贮存材料领域以及节能建筑材料蜜胺-甲醛-脲聚合物为壳，正二十烷、2 微胶囊相变材料的制备领域。

正十九烷和正癸烷为芯材的相变材料微胶2.1 喷雾干燥法[8]喷雾干燥法是指将壁材和芯材进行混囊。

Masato Tanaka等通过原位聚合法制1前言合后，加入冷却或者加热装置中，使其去备了一种新型的贮能材料，该材料的平均煤、石油等不可再生资源的快速消除溶剂进行凝固从而获得微胶囊的方法。

直径在30 μm~50 μm之间。

耗，使开发可再生能源技术和新能源技术通常，首先把壁材在适当的溶剂中进行溶以及节能技术成为了全世界人民关注的热[1]解，之后将芯材加入到壁材溶液中进行乳点问题。

由于自身不可替代的优势，将化，最后再进行喷雾干燥。

喷雾干燥法具相变材料进行微胶囊化已经成为有效解决有产品质量优良、生产成本低、操作方法能源危机的一个重要途径。

灵活等优势，其具体操作流程见图1。

将相变材料的微胶囊化技术是指在相变芯材在壁材溶液中进行分散从而获得水包材料所构成的微粒表面包裹一层性能结构图2 原位聚合法合成微胶囊油或者油包水型乳液，该乳液在气流雾化稳定的薄膜从而形成具备核壳结构的微胶 2.3 界面聚合法的作用下被分散为液滴，并均匀分布在热囊的过程。

原位聚合法制备相变微胶囊引言相变材料(PCM，phase change material) 在相变过程中能够储存或者释放大量热量，可用于热能储存和温度调控。

相变材料的应用主要可以分为两个方向：一是利用其相变时的潜热，把它与传热流体混合，提高传热流体的热容，用于热量传输、冷却剂等；二是利用其相变温控特性，将其应用于纺织品[1]、建筑物、军事目标等，提高热防护性或者调节温度。

例如将相变材料加入到建筑材料中制成储能建材，利用太阳能和季节温差能等再生能源, 可以降低建筑物室内温度波动, 有效利用低峰电力削峰填谷, 降低能源支出，提供健康舒适的室内环境[2]；如果将相变微胶囊悬浮在液体介质中, 形成一种二元潜热型悬浮液，将这种具有大热容的二元潜热型悬浮液作为电子设备的冷却液，能够提供10～40倍于一般流体的等效热容，在相同冷却功率的要求下，冷却系统所需的泵功耗、冷却液流速及热沉体积均可大幅减小。

本实验以硬脂酸丁酯为相变材料，蜜胺树脂为壁材，通过原位聚合法制备相变储能微胶囊，采用光学显微镜、红外光谱等表征微胶囊的表面形态和结构特征，采用DSC测定其热性能。

本研究性实验着重于制备工艺的优化，以改善相变微胶囊的储热性能。

通过本实验，了解了微胶囊的制备方法，理解并掌握原位聚合法制备微胶囊的实验原理和实验技术，探索制备条件对微胶囊结构与性能的影响，并尽可能优化制备工艺。

1.实验方法1.1仪器与试剂三聚氰胺，37%甲醛，三乙醇胺，十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠，十六烷基三甲基溴化铵，司班80，盐酸，柠檬酸，氯化铵，硬脂酸丁酯（芯材）；匀质机（乳化搅拌机），电动搅拌机（数显可控搅拌仪），超声波振荡仪（一台），光学显微镜。

1.2微胶囊的制备（1）MF预聚体的制备在三口烧瓶中, 以2：1摩尔比混合甲醛（4mL，37%）和三聚氰胺(2.30g), 20mL水，在70 ℃下充分溶解，用三乙醇胺调节pH值到9.0左右，在68℃下搅拌反应至三聚氰胺完全透明后，继续搅拌反应10分钟, 得到MF预聚体水溶液，将此溶液倒入锥形瓶中室温放置。

能源是人类赖以生存的基础，能源促进了人类社会的发展，但伴随着大量的温室气体术就在这一趋势下得到了发展。

储能技术不仅可以实现工业余热回收利用，吸收太阳能、地热清洁能源，还可以将热低谷多余能量转移到热高峰使用，减少化石能源的用量，实现能源的高效和可持续使用。

相变材料（Phase change materials）作为储能技术的媒介，得到了国内外科学家的广泛关注。

相变材料是指在相变过程中伴随大量相变潜热进行能量储存国、德国、日本等）迅速发展。

美国宇航局为了避免载人飞船中的精密仪器和宇航员免受太空中巨大温差的影响，对相变材料进行了大量研究，并且在“阿波罗”登月飞船中使用了石蜡相变材料用于控制通讯单元的温度。

美国的太阳能公司（Solar Inc.）利用Na2SO4·10H2O作为相变材料储存太阳能。

日本S. D. Sharma以赤藻糖醇为相变材料，开发了太阳灶。

到21世纪初，相变材料已经在航空航天、建筑节能、工业余热回收、服装服饰1.1 相变材料的分类从化学组成成份区分，相变材料可以分为有机，无机和复合材料三大类。

有机材料主要包括石蜡、脂肪酸、酯和醇等，主要适用于低温热能存储应用[14–15]；无机材料主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等，主要用于高温热能存储（TES）应用[16–17]。

复合材料通常包含两种或更多种组分[18]，它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围。

从材料的相态变化过程区分，相变材料主要分为固–固相变材料、固–液相变材料、固–气相变材料，液–气相变材料。

固–气相变、液–气相变时体积变化很大，使用时装置复杂，不利于实际应用，目前应用极少。

固–液相变体积变化小，焓值较大，储能好，相变温度范围广，在实际中得到了广泛应用。

根据相变温度的高低，相变材料可以分为高温相变材料、中温相变材料、低温相变材料（图1）[19]。

相变微胶囊材料技术研发进展
颜永毫;韩云;张全国;赵宏飞
【期刊名称】《黄河科技学院学报》
【年(卷),期】2022(24)2
【摘要】相变微胶囊材料是将微胶囊技术应用于相变材料领域,用成膜材料将固态或液态相变材料进行包裹形成包膜,从而形成具备核壳结构的新兴储热储能技术。

相变材料经过微胶囊化以后,能够克服自身存在的多种缺陷,实现在更多领域的应用。

通过对全球有关相变微胶囊材料领域的专利申请进行统计分析,详尽总结了相变微
胶囊材料技术领域的专利申请情况,对该领域技术研究要点如制备原料、方法和应
用领域等核心技术环节进行了归纳分析,希望能为今后相变微胶囊材料技术领域的
研发方向和过程提供借鉴。

【总页数】5页(P78-82)
【作者】颜永毫;韩云;张全国;赵宏飞
【作者单位】黄河科技学院现代农业工程研究院;华东师范大学地理科学学院;西北
农林科技大学水土保持研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TB34
【相关文献】
1.微胶囊化相变材料性能评价方法研究进展
2.相变材料微胶囊研究进展
3.纺织用相变微胶囊材料的研究进展
4.微胶囊相变材料制备与应用研究进展
5.石蜡相变微胶囊及石蜡相变复合材料研究进展
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第４７卷第３期２０２０年５月华北电力大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ ４７ꎬＮｏ ３Ｍａｙꎬ２０２０ｄｏｉ:１０ ３９６９/ｊ ＩＳＳＮ １００７－２６９１ ２０２０ ０３ １１中温相变微胶囊研究现状与进展陈甜甜ꎬ刘㊀赟ꎬ李永华(华北电力大学能源动力与机械工程学院ꎬ河北保定０７１００３)摘要:总结了中温相变微胶囊的制备及理论研究方法ꎬ并对相变微胶囊壁材的实验研究文献进行了总结ꎬ同时根据中温相变微胶囊的应用领域对相关文献进行了分类和总结ꎮ在相变微胶囊制备中ꎬ在外壳材料中添加纳米粒子㊁使用改性材料或添加交联剂可有效增强相变微胶囊的性能ꎻ相变微胶囊的理论研究多针对于相变微胶囊与流体结合㊁相变微胶囊添加到织物中的特性分析ꎬ对余热利用㊁蓄放热装置应用的理论研究较少ꎻ相变微胶囊的外壳材料和囊芯材料种类繁多ꎬ其中外壳材料以树脂类材料居多ꎬ囊芯材料以石蜡居多ꎻ中温相变微胶囊具有很高的蓄热能力ꎬ主要应用在可再生能源消纳㊁余热利用领域ꎮ关键词:中温ꎻ相变微胶囊ꎻ理论研究ꎻ实验研究ꎻ应用中图分类号:ＴＢ３４㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１００７－２６９１(２０２０)０３－００８３－１６ＲｅｓｅａｒｃｈＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＭｅｄｉｕｍＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＣｈａｎｇｅＭｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓＣＨＥＮＴｉａｎｔｉａｎꎬＬＩＵＹｕｎꎬＬＩＹｏｎｇｈｕａ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙＰｏｗｅｒａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＢａｏｄｉｎｇ０７１００３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄｓｏｆｍｅｄｉｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓｏｆｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｗａｌｌｍａｔｅｒｉａｌｓ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｌａｓｓｉｆｉｅｄａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｏｔｈｅｒｒｅｌａｔｅｄｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓｃｏｎｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｅｄｉｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ.Ｈｅｒｅａｒｅｔｈｅｆｉｎｄｉｎｇｓ.Ｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓꎬａｄｄｉｎｇｔｈｅｎａｎｏ￣ｐａｒｔｉｃｌｅｓｔｏｔｈｅｓｈｅｌｌｍａｔｅｒｉａｌꎬｕｓｉｎｇｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄａｄｄｉｎｇｔｈｅｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇａｇｅｎｔｓｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｈａｓｅ－ｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ.Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｆｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓｍｏｓｔｌｙｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｆｌｕｉｄａｎｄｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓꎬａｎｄｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓｔｏｆａｂｒｉｃｓ.Ｗｈｅｒｅａｓꎬｔｈｅｒｅａｒｅｆｅｗｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｅｖｉｃｅ.Ｔｈｅｏｕｔｅｒｓｈｅｌｌｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｃｏｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓａｒｅｖａｒｉｏｕｓ.Ｍｏｓｔｏｆｔｈｅｏｕｔｅｒｓｈｅｌｌｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｒｅｓｉｎａｎｄｍｏｓｔｏｆｔｈｅｃｏｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｐａｒａｆｆｉｎ.Ｔｈｅｍｅｄｉｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓꎬｆｅａｔｕｒｉｎｇｂｅｔｔｅｒｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅｃａｐａｃｉｔｙꎬａｒｅｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｗａｓｔｅｈｅａｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｍｅｄｉｕｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎻｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓꎻｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈꎻｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙꎻａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ收稿日期:２０１９－０７－２９.基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(２０１８ＭＳ１０２).０㊀引㊀言㊀㊀相变微胶囊是将微胶囊封装技术和相变材料相结合制备的一种复合材料ꎬ使用成膜材料将功能性材料包裹而形成微小粒子ꎬ其粒径一般为纳米至微米级[１]ꎮ将相变材料微胶囊化ꎬ能够有效减小相变材料与外界的反应活性ꎬ增大热传递区域ꎬ增加传热速率ꎬ使得相变微胶囊在储热节能㊁温度控制以及热防护领域极具应用潜力[２]ꎮ目前ꎬ相变材料的微胶囊化研究主要集中于室温以及５０ħ以下的低温区域ꎬ而对于５０~２００ħ之间的中温相变材料的微胶囊化技术研究正处于探索㊀㊀华北电力大学学报㊀２０２０年阶段[３]ꎮ中温区域的相变材料温度范围较宽ꎬ包含了多种类型的相变材料ꎬ给中温领域的相变微胶囊应用提供了更广泛的选择ꎬ本文对中温相变微胶囊的研究进展和研究方法进行了总结和分析ꎮ相变微胶囊在使用和性能方面有许多优于传统相变材料的特点:(１)改善了传统相变材料的加工性能ꎮ相变微胶囊颗粒微小ꎬ粒径均匀ꎬ易于与各种高分子材料混合构成性能更加优越的复合高分子相变材料[４ꎬ５]ꎮ(２)对于理论研究ꎬ相变微胶囊由于结构简单清晰ꎬ数值分析方法可以对相变微胶囊颗粒内部相变过程传热性能进行研究ꎬ也可对相变微胶囊与流体结合㊁相变微胶囊添加到织物中以及数个相变微胶囊的蓄㊁放热特性进行研究[６ꎬ７]ꎮ(３)作为一种复合材料ꎬ由于外壳壁材的包覆性ꎬ解决了固液相变材料相变时体积变化以及泄漏问题ꎬ避免出现相变材料相变过程中发生过冷和相分离现象[８ꎬ９]ꎮ(４)在应用上ꎬ相变微胶囊有能更好的稳定性和更高的利用率ꎮ相变材料与外界环境隔离ꎬ可重复使用ꎻ微胶囊可保持芯材的抗氧化性㊁降低芯材的挥发性[１０ꎬ１１]ꎻ微胶囊微小且壁薄ꎬ增大了相变材料的比表面积ꎬ提高了相变材料的热传递和使用效率[１２ꎬ１３]ꎬ因此应用范围较为广泛ꎮ１㊀相变微胶囊制备方法㊀㊀微胶囊化方法一般分为三类:物理法㊁化学法和物理化学方法[１４]ꎬ如表１所示ꎮ目前ꎬ在相变微胶囊的制备中ꎬ应用较多的方法是原位聚合法㊁界面聚合法㊁复凝聚法和喷雾干燥法ꎮ原位聚合法:原位聚合法的基本原理是将所包载的芯材作为油相制成乳液ꎬ将预聚体的水溶液滴加至乳液中ꎬ在一定条件下预聚体会被吸附在液滴表面发生原位聚合反应成为壳层ꎬ形成包载油相的相变材料微胶囊[１５]ꎮ芯壁比及壁材预聚体原料的配比主要影响微胶囊的包封率和壁厚ꎬ进而影响微胶囊的热稳定性和抗渗透能力ꎬ芯壁比越大ꎬ微胶囊的储热能力越大ꎬ但是包封率越低ꎬ微胶囊越不稳定[１６]ꎮ乳化剂与分散剂主要影响乳滴的形成大小及表面形态ꎬ继而影响吸附壁材的能力ꎬ对微胶囊的形成至关重要ꎮ黄勇等[１７]采用原位聚合法ꎬ以石蜡为芯材ꎬ脲醛树脂为囊材ꎬ纳米铁粒子为磁性材料ꎬ制备出了相变温度在５７ħ的磁性相变微胶囊ꎬ研究了纳米铁粒子的加入对微胶囊的表面形态的影响ꎬ试验结果表明磁性相变微胶囊的比饱和磁化强度和剩余比磁化强度等磁性参数随纳米铁粒子含量的增加而增大ꎮＪｉｎ等[１８]以石蜡为芯材㊁脲醛树脂为壁材ꎬ采用原位聚合法制备出相变温度范围在５０~５４ħ的相变微胶囊ꎬ分析了微胶囊的表观形态㊁热性能和粒径分布ꎮＺｈａｎｇ等[１９]发现树脂相变微胶囊的粒径随着搅拌速度和乳化剂用量的增加而呈指数级降低ꎮ界面聚合法与原位聚合法都是在乳液体系中进行的ꎬ不同之处在于界面聚合法中用于形成壁材的是两种单体ꎬ且这两种单体分别分散在连续相和分散相中ꎬ在界面处发生聚合反应形成微胶囊[２０]ꎮ蹇守卫等[２１]采用界面聚合法ꎬ以水玻璃和十八烷酸为基本原料ꎬ在一定条件下制备了性能稳定的相变微胶囊ꎬ相变温度范围在５０~７０ħꎮ结果表明采用廉价的水玻璃作为构建微胶囊囊壁材料的基本原料制备得到的微胶囊粒度均匀ꎬ表明光滑ꎬ结晶程度明显提高ꎮ童晓梅等[２２]采用界面聚合法ꎬ以Ｐ(ＭＭＡ￣ｃｏ￣ＡＡ)为壁材包覆了相变点为６０ħ的石蜡ꎬ结果表明微胶囊形状规则ꎬ有良好的热稳定性ꎬ耐酸碱性强ꎬ耐久性好ꎬ调温效果明显ꎬ可应用于建筑领域ꎮ蓝孝征等[２３]以甲苯－２ꎬ４－二异氰酸酯(ｔｄｉ)和二乙烯二胺(ｄｅｔａ)为单体ꎬ采用界面聚合法合成了正碘烷的聚脲微胶囊用于储热ꎬ其中非离子表面活性剂聚乙二醇八苯醚(ｏｐ)是该体系的乳化剂ꎬ热重力分析表明ꎬ核心材料正伊卡松㊁微正伊卡松和囊壁材料聚脲可以分别承受１３０ħ㊁１７０ħ和２５０ħ以下的温度ꎮ复凝聚法:复凝聚法是利用两种具有相反电荷的高分子材料作囊材ꎬ将囊心物分散(混悬或乳化)在囊材水溶液中ꎬ在一定条件下ꎬ相反电荷的高分子材料互相交联形成复合物(即复合囊材)ꎬ溶解度降低ꎬ自溶液中凝聚析出而成微胶囊[２４]ꎮ其中ꎬ生物聚合物携带的电荷㊁凝聚混合物的ＰＨ值㊁离子强度㊁两种生物聚合物之间的比率和其他化学㊁物理因素都是影响复凝聚效果的因素ꎮ海彬等[２５]采用复凝聚法ꎬ以壳聚糖和阿拉伯胶为壁材ꎬ石蜡为芯材ꎬ采用复凝聚法制备相变储能微胶囊ꎬ微胶囊相变温度范围在５６~６０ħꎮＦＴ￣４８㊀第３期㊀陈甜甜ꎬ等:中温相变微胶囊研究现状与进展㊀ＩＲ谱图表明石蜡与壁材之间无新的化学键生成ꎬ壳聚糖/阿拉伯胶以物理结合的方式成功包覆在石蜡表面ꎮ壁材对石蜡起到一定保护作用ꎬ使其耐热性提高ꎮ喷雾干燥法:喷雾干燥法是先将壁材溶解成水溶液ꎬ再加入油溶性芯材进行乳化形成乳液ꎬ将乳液加入到喷雾干燥装置ꎬ通过高温雾化的方式使壁材固化ꎬ从而将芯材物质包覆ꎬ制得微胶囊ꎮ喷雾干燥法最适于亲油性液体物料的微胶囊化ꎬ芯材的憎水性越强ꎬ包埋效果越好ꎮ因此ꎬ喷雾干燥法是脂类及脂溶性物质微胶囊技术中采用最为广泛的方法ꎬ绝大多数的脂类或脂溶性物质微胶囊均可用此法制成[２６]ꎮＦｅｉ等[２７]利用喷雾干燥法制备了以Ｃ１８为芯材㊁二氧化钛为壁材的相变微胶囊ꎬ粒径为０ １~５μｍꎬ其中二氧化钛具有纳米结构ꎬ研究发现这种微胶囊具有光催化活性㊁杀菌性能及与硫醇反应的能力ꎬ在纺织行业具有应用前景ꎮＨａｗｌａｄｅｒ等[２８]分别用喷雾干燥法和制备了石蜡相变微胶囊ꎬ研究表明包封率与乳化剂㊁交联剂用量及芯壁比相关ꎬ其中包封率随芯壁比的上升而下降ꎬ其中壁材用量则是影响包封率最主要的因素ꎮ有学者将两种或多种相变材料进行复合ꎬ通过不同的材料配比调节复合材料的相变温度ꎬ制备出适合不同应用场景的中温相变材料ꎮ庄正宇[２９]等对ＮａＯＨ/ＫＯＨ二元体系蓄热性能进行了实验研究ꎬ分析了相变材料的熔解和凝固等现象ꎬ制备出熔点在１４５ ６~３１８ ２ħ之间的ＮａＯＨ/ＫＯＨ混合盐ꎬ熔点在中温和高温范围内ꎮ熊亚选[３０]等将纳米ＳｉＯ２和ＭｇＯ颗粒分别均匀分散到二元共晶碳酸盐(Ｌｉ２ＣＯ３￣Ｋ２ＣＯ３)中ꎬ实验结果显示ꎬ通过添加纳米ＳｉＯ２和ＭｇＯ颗粒ꎬ纳米熔盐比热容相比基盐分别平均提高了２７ ５％~３４ １％ꎬ１１％~２０ ７％ꎬ且具有良好的热稳定性ꎮ表１㊀常用微胶囊制备方法[３１]Ｔａｂ.１㊀Ｃｏｍｍｏｎｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ分类方法物理法空气悬浮法㊁喷雾干燥法㊁喷雾冷冻法㊁喷雾冷却法㊁真空蒸发沉积法㊁超临界流体法㊁静电结合法㊁多孔离心法㊁包合法㊁旋转分离法化学法原位聚合法㊁锐孔凝固浴法㊁界面聚合法㊁化学镀法物理化学法水相分离法(凝聚法)㊁油相分离法㊁干燥浴法(复相乳液法)㊁熔化分散冷凝法㊁粉末床法㊁囊芯交换法２㊀理论研究㊀㊀对于相变微胶囊的理论研究ꎬ有单个相变微胶囊颗粒内部相变过程传热性能的研究ꎬ也有针对相变微胶囊与流体结合㊁相变微胶囊添加到织物中以及数个相变微胶囊的蓄㊁放热特性ꎬ研究方法有数值分析法ꎬ解析法ꎬ热阻法等ꎬ主要采用数值分析法[３２ꎬ３３]ꎮ数值分析法是指采用等效热容法㊁显热容法㊁焓法等[３４]处理材料相变过程的方法ꎮ目前常用的相变材料多数不是纯物质ꎬ因此其相变发生在一个温区ꎬ且相变材料可能具有多个相变温度点ꎬ对此类相变问题的求解ꎬ等效热容法是在划分微元或节点后ꎬ将各微元或节点的焓值进行求和平均ꎬ从而得到单元等效热容[３５ꎬ３６]ꎮ显热容法是把物质的相变换热过程看做是在一个很小的温度范围内有一个很大的显热容ꎬ从而把分区描述的相变问题转变为单一区域上的非线性导热问题ꎬ可以将整个求解区域统一处理ꎬ无需直接跟踪相界面的移动[３７ꎬ３８]ꎮ由于显热容法直接对温度场进行求解ꎬ因此计算更方便[３９ꎬ４０]ꎮ数值分析方法可适应于各种相变传热模型ꎬ对理解相变微胶囊传热特性及过程有很大帮助ꎮ本文按照理论研究方法分类列出了中温相变微胶囊理论分析的主要文献(见表２)ꎮ㊀㊀本课题组采用焓法模型对该温度区域壁囊材料对蓄热性能的影响进行了分析ꎬ分别对囊壁材料为脲醛树脂㊁蜜胺树脂㊁二氧化硅㊁聚苯乙烯的单个相变微胶囊融化过程进行数值模拟ꎬ囊壁材料的物性参数见表３ꎬ微胶囊粒径均为１００μｍ㊁壁厚５μｍꎮ５８㊀㊀华北电力大学学报㊀２０２０年表２　中温相变微胶囊理论研究的主要文献Ｔａｂ.２㊀Ｍａｉｎｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ编号作者研究对象研究方法相变温度/ħ主要结果[４１]刘中良等无限大平板相变材料显热容法－对于相变潜热随温度变化的相变过程ꎬ其主要影响因素仍然是Ｓｔｅｆａｎ数㊁相对导热系数㊁相对热扩散系数㊁相变温度宽度等基本无量纲数[４２]叶宏等定形相变材料等效热容法㊁焓法７０在一定条件下两种算法结果一致ꎬ显热容法更为简便[４３]郭志强等长方体相变模块焓法２０~６０提高相变材料的热导率和潜热是延长相变材料模块恒温时间的主要途径[４４]胡小芳等含有相变材料的墙体焓法０~７０相变材料的潜热储能可使建筑物具备大热容ꎬ为降低建筑制冷能耗和费用提供了良好的途径[４５]张兴龙微胶囊内部融化过程焓法８０相变微胶囊融化过程其速率呈逐渐减慢的趋势[４６]李晓燕等相变微胶囊悬浮液导热性能－８０随着多壁碳纳米管的加入ꎬ相变微胶囊悬浮液的导热系数有了显著地提高ꎬ相变微胶囊悬浮液的导热系数与多壁碳纳米管的质量分数呈非线性变化[４７]李乐园等相变微胶囊悬浮液对流换热特性－２０~７０相变微胶囊粒子形成的微对流效应增强了传热[４８]Ｉｎａｂａ等矩形外壳中的相变微胶囊显热容法４２~５４相变微胶囊可以增强外壳上的自然对流传热[４９]Ｓａｂｂａｈ等微胶囊相变材料水浆微通道散热器焓法５３~１２７在一定热流率条件下ꎬ换热系数显著增加[５０]Ｓａｉｔｏｈ等紧密组合的球形微胶囊显热容法－可应用在高效和高密度热/冰储存系统[５１]高冬雪等圆管内微胶囊相变悬浮液强迫对流换热－２３~１０３雷诺数对相变微胶囊悬浮液的对流换热效果的影响主要是通过相变区的位置和大小决定的[５２]Ｂａｉ等微胶囊相变悬浮液显热容法－提出了一种新的微胶囊化相变材料悬浮液层流强制对流换热数值模型ꎬ对悬浮液中增强的传热机理有新的认识ꎬ对于潜在的功能热流体的设计具有重要意义[５３]王亮等相变微胶囊㊁纳米颗粒和基液之间传热过程焓法－相变微胶囊－流体之间的努赛尔数随着吸附纳米颗粒数目㊁纳米颗粒尺度以及纳米颗粒的热导率的增大而增大[５４]赵奕萌等以石蜡为壳芯㊁脲醛树脂为囊壁的单个相变微胶囊颗粒显热容法－运用显热容法对该相变微胶囊熔化传热过程进行了数值模拟研究ꎬ增大斯蒂芬数和相变温度半径以及减小胶囊粒径均可使相变材料熔化速率提高[５５]张海峰等相变胶囊在外部对流换热条件下的蓄放热特性显热容法－对Ｓｔｅｆａｎ数㊁Ｂｉｏｔ数㊁相变半径等影响因素分析ꎬ相变胶囊有持续稳定的热流特性㊁对相变材料的导热性能要求不高㊁换热效率高㊁适用于在小温差条件下的热能存储和供给的优点[５６]顾元宪等相变传热问题等效热容法－在有限元－时间差分和等效热容法求解相变温度场的基础上ꎬ提出了相变温度场对设计变量一阶灵敏度的计算方法ꎬ给出直接法和伴随法两种计算格式并分析了它们的特点ꎬ立了相变温度场优化的模型和算法[５７]戴晓丽等以海藻酸钙为壁面ꎬ石蜡/高密度聚乙烯定形材料为囊芯的球形相变胶囊显热容法５８采用显热容法模拟相变胶囊凝固过程中的传热和相界面位置的移动ꎬ考虑相变材料的体积变化对初始阶段的凝固过程几乎没有影响ꎬ但随着固相率逐渐增加ꎬ热传递速率减缓ꎬ该结果对提高相变胶囊的储存量和储存速率具有一定的指导意义[５８]Ｒａｂｉｎ等用于解决熔融/凝固过程中的瞬态多维传热问题焓法－提出一种简单有效的数值技术ꎬ用于解决熔融/凝固过程中的瞬态多维传热问题ꎬ利用个人微计算机获得解决方案ꎬ从而提供方便可靠的工具ꎬ广泛用于解决许多实际问题[５９]Ｓｈａｍｓｕｎｄａｒ等具有明显相变温度的介质中多维相变问题的焓模型焓法－解决方法用于获得局部和表面积分传热速率ꎬ边界温度ꎬ凝固分数和界面位置的结果[６０]潘艾刚等不同半径下等效热容法和焓法求解相变传热问题等效热容法㊁焓法－采用相同的相变半径时ꎬ等效热容法与焓法可得到较一致的仿真结果ꎬ但焓法具有较高的计算效率ꎮ采用两种方法的求解模型的时间随着相变半径的增加而缩短６８㊀第３期㊀陈甜甜ꎬ等:中温相变微胶囊研究现状与进展㊀表３　囊壁材料物性参数Ｔａｂ.３㊀Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｗａｌｌｍａｔｅｒｉａｌｓ脲醛树脂Ｕｒｅａ￣ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅｒｅｓｉｎ蜜胺树脂Ｍｅｌａｍｉｎｅｒｅｓｉｎ二氧化硅ＳｉＯ２聚苯乙烯Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ密度/ｋｇ ｍ－３１５００１５７４２２００１０５０比热㊀/Ｊ (ｋｇ Ｋ)－１１６７２１２３７１０００１３００导热系数/Ｗ (ｍ Ｋ)－１０ ４２１ ２２１ ２９６００８图１㊀不同壁材相变微胶囊液相率β随时间ｔ变化图Ｆｉｇ.１㊀Ｌｉｑｕｉｄｆｒａｃｔｉｏｎꎬβꎬｖｅｒｓｕｓｔｉｍｅꎬｔꎬｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｌｌｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ图２㊀不同壁材相变微胶囊温度分布云图Ｆｉｇ.２㊀Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒ￣ｅｎｔｗａｌｌｍａｔｅｒｉａｌｓ图３㊀不同壁材相变微胶囊液相率分布云图Ｆｉｇ.３㊀Ｌｉｑｕｉｄｆｒａｃｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆ￣ｆｅｒｅｎｔｗａｌｌｍａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀图１是４种不同囊壁材料微胶囊的液相率随时间变化的曲线图ꎮ可以看出ꎬ壁材在传热过程中起着重要作用ꎮ囊壁材料为聚苯乙烯的相变微胶囊需要０ １８ｓ才能完全融化ꎬ囊壁材料为蜜胺树脂和ＳｉＯ２的微胶囊融化时间为０ １３ｓꎮ结合表３囊壁材料的物性参数ꎬ囊壁材料的导热系数越大ꎬ内部相变材料完全融化的时间越短ꎮ图２和３分别给出了具有不同壁材的微胶囊的温度分布和液相率分布云图ꎬ可以看出ꎬ壁材是聚苯乙烯的微胶囊的温度和液相率变化明显慢于其他三种壁材的微胶囊ꎮ３㊀实验研究㊀㊀相变微胶囊主要由两个主要部分组成:作为核心的相变材料ꎬ和作为相变材料容器的聚合物或无机壳ꎮ微胶囊主要形状有球形ꎬ管形和椭圆形ꎬ也可以制成不规则的形状[６１]ꎮ微胶囊囊壁材料的选取对相变微胶囊的使用性能有直接影响ꎮ对于中温区域的微胶囊ꎬ依据使用场景ꎬ囊壁材料的选取要考虑到其渗透性㊁降解性等ꎻ囊壁材料的熔点要高于内核相变材料的相变温度和应用过程中可能遇到的最高温度[６２]ꎻ囊壁材料还需考虑到内核材料的物理性质和相变微胶囊的应用要求:例如油溶性内核材料宜选用水溶性囊壁材料ꎬ水溶性内核材料宜选用油溶性囊壁材料ꎻ囊壁材料要与内核相变材料相兼容即彼此无腐蚀㊁无渗透㊁无化学反应ꎻ要考虑囊壁材料的固化程度ꎬ以保证微胶囊的应用强度ꎮ常用的囊壁材料有天然高分子材料㊁半合成高分子材料㊁全合成高分子材料㊁无机材料ꎮ其中ꎬ天然高分子材料具有无毒㊁稳定㊁成膜性好的优点ꎬ常用物质有:明胶㊁阿拉伯胶㊁虫胶㊁紫胶㊁淀粉㊁糊精㊁蜡㊁松脂㊁海藻酸钠㊁玉米朊㊁壳聚糖等ꎻ半合成高分子材料具有毒性小㊁粘度大的优点ꎬ且其成盐后溶解度增加ꎬ但也存在易水解㊁不耐高温㊁需临时配制等缺点ꎬ常用物质有:羧甲基纤维素㊁甲基纤维素㊁乙基纤维素等ꎻ全７８㊀㊀华北电力大学学报㊀２０２０年合成高分子材料具有成膜性好㊁化学稳定性强的优点ꎬ常用材料有:聚乙烯㊁聚苯乙烯㊁聚丁二烯㊁聚丙烯㊁聚醚㊁聚脲㊁聚乙二醇㊁聚乙烯醇㊁聚酰胺㊁聚丙烯酰胺㊁聚氨酯㊁聚甲基丙烯酸甲酯㊁聚乙烯吡咯烷酮㊁环氧树脂㊁聚硅氧烷等[６３－６５]ꎮ中温区域的相变材料中ꎬ无机盐类相变材料(如熔融盐等)具有较大使用温度范围㊁高相变潜热等优点[６６]ꎬ适合用作太阳能热电系统的储热材料ꎮ但无机熔融盐一般都有较强的腐蚀性ꎬ对盛装的囊壁材料兼容性要求更为严格ꎮ中温相变材料的选取需要防止发生相分离㊁过冷等现象ꎬ具有高导热系数和高相变潜热ꎮ部分常见中温相变材料有:ＭｇＣｌ２ ６Ｈ２０㊁赤藓糖醇㊁木糖醇㊁半乳糖醇㊁５４ｗｔ％ＫＮＯ３＋４６ｗｔ％ＮａＮＯ３㊁己二酸㊁癸二酸等ꎮ中温相变材料作为蓄热材料ꎬ在蓄热系统成本中所占的比重大ꎬ必须综合考量各种因素:较好的化学稳定性㊁不易燃易爆㊁无毒㊁不与容器反应等ꎮ余飞[６７]等在壁材中添加亲水型纳米ＳｉＯ２粒子制备相变微胶囊ꎬ结果表明纳米ＳｉＯ２粒子对微胶囊的相变焓和破损率产生重要影响ꎮ壁材中加入适最纳米ＳｉＯ２改性ꎬ会使微胶囊的相变焓提高ꎬ破损率降低ꎬ纳米粒子在壁材里面分布均匀ꎬ且纳米ＳｉＯ２不会破坏预聚体的缩聚反应ꎮ李军[６８]等在壁材中添加碳纳米管(ＣＮＴｓ)制备相变微胶囊ꎬ结果表明ꎬ壁材添加碳纳米管的微胶囊呈球形ꎬ平均粒径约在３０μｍꎬ微胶囊表面光滑干净ꎬ没有明显凸起的密胺树脂小颗粒ꎮ且随着碳纳米管添加量的增加ꎬ微胶囊的相变潜热增大ꎬ包裹率提高ꎬ微胶囊的导热系数增大ꎬ添加了碳纳米管的微胶囊的热稳定性和导热性能较未添加碳纳米管的微胶囊有了明显提高ꎮ时雨荃[６９]等用ＰＥＧ２００改性密胺树脂作为壁材制备相变微胶囊ꎬ结果表明改性材料增加了树脂的柔韧性ꎬ降低了壁材的吸水性ꎬ从而增加了微胶囊的力学强度ꎬ降低破损率ꎮ王轩[７０]等对聚脲石蜡相变微胶囊壁材进行改性ꎬ采用ＦＴ￣ＩＲ和ＤＳＣ对相变微胶囊产物进行了表征ꎬ发现该方法使得壁材的柔韧性和包覆率增加ꎬ并且较大程度的增加了微胶囊的致密性和稳定性ꎮ管羽[７１]等加入季戊四醇四丙烯酸酯和甲基丙烯酸烯丙酯作为交联剂ꎬ与甲基丙烯酸甲酯进行交联共聚ꎬ得到不同壁材组成的相变微胶囊ꎬ发现交联剂种类和质量对微胶囊的性能有明显影响ꎮ加入交联剂可以制备出球形规则和表面光滑平整的相变微胶囊ꎬ且粒径分布较为均匀ꎬ随交联剂质量增加ꎬ相变微胶囊的热稳定性增强ꎬ但当交联剂过量时ꎬ微胶囊发生团聚现象ꎬ其相变潜热值降低ꎮ试验结果表明ꎬ交联剂为１ ０ｇ时ꎬ相变微胶囊的热稳定性及潜热值均能达到预期效果ꎮ现将近期一些主要的相变微胶囊壁材实验研究内容和结论列于表４ꎮ表４　相变微胶囊壁材研究的主要文献Ｔａｂ.４㊀Ｍａｉｎｌｉｔｅｒａｔｕｒｅｓｏｎｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｗａｌｌｍａｔｅｒｉａｌｓ编号作者使用壁材研究内容主要结果[７２]王立新等蜜胺树脂致密性包覆效果好ꎬ双层壁材的致密性优于单层壁材[６９]时雨荃等密胺树脂及改性密胺树脂壁材结构与力学强度及密封性的关系增加了微胶囊的力学强度[７３]邢琳等明胶和阿拉伯树胶热物性和热稳定性该相变蓄冷材料相变潜热较大ꎬ热稳定性较好[７４]万贤等异佛尔酮二异氰酸酯和四亚乙基五胺为前驱体形貌和热特性微胶囊的粒径分布较小[７５]段武海等丙烯腈表面形貌㊁粒径㊁熔点微胶囊的相变点由于壁材的影响而变化[７６]邹黎明等脲醛树脂形貌㊁热物性微胶囊表面光滑ꎬ结构呈圆球形ꎬ有高热储能[６７]余飞亲水型纳米ＳｉＯ２粒子改性的三聚氰胺－甲醛树脂纳米ＳｉＯ２粒子对微胶囊性能的影响微胶囊的相变焓提高ꎬ破损率降低[７７]邢锋等三聚氰胺－甲醛树脂表面形貌和壳化学结构微胶囊具有有效的热能容量ꎬ与水泥等建筑材料接触良好ꎬ可用于设计储能建筑材料[７８]Ｆａｎｇ等明胶和阿拉伯胶熔化温度㊁熔化潜热㊁凝固温度和凝固潜热微胶囊具有较大的相变潜热和合适的相变温度[７９]Ｓｕ等三聚氰胺甲醛树脂刚性㊁致密性实验表明最佳壁材滴加速率为０ ５ｍＬ/ｍｉｎ８８㊀第３期㊀陈甜甜ꎬ等:中温相变微胶囊研究现状与进展㊀编号作者使用壁材研究内容主要结果[８０]尚建丽等聚脲和聚氨酯对所制备的单层壁材微胶囊和双层壁材微胶囊进行了测试与同条件下制备的单层壁材微胶囊相比ꎬ双层壁材微胶囊在合成过程中反应充分㊁产率较高[８１]Ｙａｎｇ等脲醛树脂相微胶囊的化学结构㊁表面结构㊁壳结构和热性质包覆完整且均匀[８２]倪卓等三聚氰胺甲醛树脂ꎬ聚对苯二甲酸乙二醇酯储热性能具有显着的热能容量ꎬ并且热能存储性能随着核心材料的增加而增加[８３]熊伟等脲醛树脂乳化剂㊁芯壁质量比对微胶囊制备的影响脲醛树脂可有效包覆石蜡ꎬ形成粒径分布较均匀的相变储能微胶囊ꎬ可用于制备储能建筑材料[６８]李军等蜜胺树脂掺杂纳米管不同纳米管加入量对微胶囊表面形貌和热性能的影响随着纳米管加入量增加ꎬ微胶囊包覆率㊁导热系数均有增大ꎬ同时稳定性也得到提高[８４]Ｕｔｈｅｒ等脲醛树脂㊁三聚氰胺甲醛树脂㊁脲＋三聚氰胺甲醛树脂适合于蓄热应用的辛酸在不同壁材中的微胶囊化脲醛树脂是制备辛酸的最佳胶囊壁材料[８５]Ｌｉ等脲醛树脂加入碳纳米管对相变微胶囊热性能的影响碳纳米管改善了微胶囊的性能ꎬ导热率㊁稳定性㊁耐久性都有提高[８６]李雪珠等苯乙烯马来酸酐－甲基丙烯酸甲酯共聚物表面形貌和蓄热性能胶囊形貌较为完整ꎬ分散性不错ꎬ颗粒粒径较小ꎬ热焓值和包覆率都较高ꎬ热可靠性良好[８７]蒋晓曙等脲醛树脂表面形貌ꎬ粒径分布及储热性制备石蜡－脲醛树脂微胶囊材料时ꎬ整个体系的最佳ｐＨ值在２－３之间ꎬ这段区间内胶囊呈球形ꎬ粒径分布较均匀ꎬ表面光滑ꎬ包裹效率较高[８８]Ｋｏｎｕｋｌｕ等脲醛树脂ꎬ三聚氰胺甲醛树脂ꎬ尿素三聚氰胺甲醛树脂表面形貌和蓄热性能脲醛树脂是辛酸的最佳胶囊壁材料[８９]吴梓敏等脲醛树脂化学性质ꎬ热性能和粒度分布微胶囊中癸酸－棕榈酸共晶含量７４ ８３％ꎬ相变温度和焓值为２７ １７ħ和１０５ ０３Ｊ/ｇꎬ平均粒径３８ ３４μｍ[９０]史汝琨等三聚氰胺－甲醛－尿素表面形貌和蓄热性能微胶囊表面光滑ꎬ在织物应用表现出优异的温度调节功能[９１]马琼等正十二醇/正癸醇不同比例壁材对微胶囊性能和形貌的影响当十二醇和癸醇的比例保持在１ʒ１时ꎬ微胶囊外观接近球形ꎬ表面致密光滑ꎬ分散效果最好[９２]郭军红等交联聚苯乙烯聚合方法㊁交联剂和分散剂对微胶囊制备的影响结果表明种子微悬浮聚合法制备的微胶囊分布均匀ꎬ呈规则的球形ꎬ相变潜热和包封率提高[９３]许芳芳等二氧化硅乳化作用在相变微胶囊制备过程中的重要性得出最佳乳化比例及时间ꎬ此时所得相变微胶囊呈现出明显的球状核壳结构ꎬ分散好ꎬ包覆率高[７０]王轩等聚脲及改性聚脲壁材改性对石蜡相变微胶囊制备的影响使壁材的柔韧性和包覆率增加ꎬ且较大程度的增加了微胶囊的致密性和稳定性[９４]ＮＧ等添加导热无机材料的乙烯基硅烷化合物与丙烯酸单体聚合形成的共聚物传热性能可用于电池模块中降温ꎬ延长电池使用寿命[９５]詹建等三聚氰胺改性脲醛树脂形貌㊁热性能ꎬＮａＣｌ溶液㊁三聚氰胺以及石墨烯的添加对微胶囊的影响适量ＮａＣｌ的添加能改善微胶囊表面形貌ꎬ三聚氰胺的添加能提高微胶囊的生成量[７１]管羽等甲基丙烯酸甲酯ꎬ加入季戊四醇四丙烯酸酯和甲基丙烯酸烯丙酯作为交联剂交联剂加入对微胶囊的影响交联剂的加入能够有效提高相变微胶囊的规整性和表面平滑度ꎬ明显改善粒径分布的均匀程度ꎻ可降低微胶囊在高温时的失重分解速率ꎬ扩大分解温度范围ꎬ增强壁材的稳定性ꎬ提高包覆率４㊀应㊀用㊀㊀相变微胶囊的可用于功能流体㊁航空与航天㊁军事㊁建筑㊁纺织㊁太阳能和风能等可再生能源消纳等方面ꎮ相变微胶囊功能流体是由相变微胶囊和单相传热流体混合构成的固液多相流体ꎬ相比于普通单传热流体ꎬ该类多相混合流体具有较大的表观比热ꎮ而且ꎬ由于相变微粒对流体流动和传热的影响ꎬ可显著增加传热流体和流道壁面的传热能力[９６]ꎮ另一方面ꎬ在相同传热能力的条件下ꎬ相变微胶囊功能流体具有更小的体积ꎬ同时可９８。