本技术涉及一种改性相变微胶囊的制备技术,该技术利用碳纳米球、氧化铜和氧化石墨烯进行界面改性,属于相变微胶囊制备领域。制备过程包括制备氧化铜、三聚氰胺甲等关键步骤,旨在提高相变微胶囊的性能。
背景技术
相变材料具有卓越的热稳定性、可靠性、自清洁能力以及太阳能到热能的有效转换,显著优势是实现了高能量存储容量,以应对更大的熔化潜热。相变温度范围适中,适合频繁使用。尽管体积较小,但大多数相变材料具有较高的比热,因此热导率是一个需要被解决的问题。
相变材料分为有机、无机和共晶。其中,有机石蜡是应用最广泛的,适合在低到中等温度下储存太阳能热能。它们化学性质稳定,潜热容量大。尽管石蜡有很多优点,但由于其有限的导热性,它有很大的缺点。将碳纳米管、石墨烯和纳米颗粒等导热材料加入石蜡基体,在最终用途应用中,有机相变材料显示出更多的泄漏问题,并导致较差的热能储存性能。微胶囊可以实现精确的温度调节,减轻了相变材料的泄漏,增强了热稳定性和多功能性,并确保了可靠性,使其成为热能管理应用领域的重要方法。
无机外壳材料导热系数高,但密度低,相比之下,有机材料更便宜,更容易包装,并且具有更高的热稳定性。基于有机外壳的微胶囊的开发,通常是聚合物,三聚氰胺甲醛以其化学和物理稳定性、防火性和芳香成分而闻名,通常用作石蜡的包封介质。以三聚氰胺甲醛为外壳的微胶囊具有光滑的球形形态,表现出优异的热稳定性。通过原位聚合将有机相变材料用三聚氰胺甲醛制成的外壳材料进行微封装的工艺,在封装效率、抗泄漏性和出色的光热转换方面表现出了提高的效果。同时,微胶囊化进一步减少了整个物料的传热,但存在一定的局限性。它降低了相变材料和周围环境的传热效率,同时也降低了封装相变材料的整体性能,因为外壳材料具有较低的导热性。此外,外壳材料的耐久性较弱,在重复使用过程中可能导致相变材料泄漏。同时,实现更高的微胶囊包封率仍然是一个具有挑战性的任务。
纳米颗粒作为导热增强剂的掺入取得了显著的成果,将其集成到微胶囊中,以促进热量的均匀输送,从而增强整体传热。具有优异导热性的碳基纳米填充物具有优异的导电性、显著的表面积以及独特的化学和热稳定性。同时,石墨烯具有优异的机械性能、可观的表面积、独特的物理化学特性和低密度。功能化的石墨烯纳米复合材料增加了表面积和孔隙率,也防止了石墨烯层团聚。通过使用高导热氧化石墨烯纳米填料对三聚氰胺甲醛壳进行改性,可以提高微胶囊的导热性。
氧化铜是碱土金属氧化物,由于其成本较低、具有典型的物理和化学优点和无腐蚀性,被广泛用作多相催化剂。氧化铜的高界面能以及显热储存能力被用于开发与相变材料的混合复合材料,加入相变材料中以增强导热性,因此本发明设计了碳纳米球、氧化铜和氧化石墨烯改性的相变微胶囊及制备方法。
实现思路