相變材料膠囊制備與應(yīng)用

前言

能夠發(fā)生固-固、固-液、液-氣或固-氣四種相變中的任意一種相變的物質(zhì)，均可稱為相變材料(phase change material, PCM)。相變材料膠囊(encapsulated phase change materials, EPCMs)是以相變材料為囊芯，以有機(jī)或無機(jī)聚合物、高分子和金屬（合金）等為囊壁制成的一種顆粒狀儲能材料。相變材料膠囊作為一種清潔的、可重復(fù)使用的儲能材料，其研究和開發(fā)對節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展有重要意義。自20世紀(jì)70年代以來，世界各國對EPCMs的制備、表征和應(yīng)用開發(fā)研究越來越重視，研究涉及直徑1靘以下的納膠囊、直徑1靘～1mm的微膠囊和直徑1mm以上的大膠囊等多種規(guī)格，以及直接將相變材料灌充在金屬或塑料容器中制成的儲熱容器。相變材料膠囊的應(yīng)用領(lǐng)域涉及航空航天、建筑、汽車、環(huán)境保護(hù)、紡織服裝、醫(yī)療衛(wèi)生、電子器件冷卻和軍事偽裝等諸多領(lǐng)域。鑒于近年來國內(nèi)外對相變材料膠囊的研究和報(bào)道越來越多，涉及的資料種類繁多，為便于相關(guān)技術(shù)人員和新進(jìn)入本領(lǐng)域的技術(shù)人員及研究生迅速掌握相關(guān)研究、開發(fā)狀況，我們編著了本書。本書的內(nèi)容涉及相變材料的基本情況、相變材料膠囊的制備與表征、相變材料膠囊的建筑應(yīng)用、熱流體應(yīng)用、纖維和紡織品及服裝應(yīng)用、偽裝應(yīng)用、電子器件恒溫應(yīng)用等，力圖使讀者迅速、全面地掌握該領(lǐng)域的發(fā)展情況。在本書的編著過程中，我們也從他人的工作中獲得了新的啟迪。本書第1章、第2章、第3章和第6章由天津工業(yè)大學(xué)張興祥研究員編著，第4章和第5章由清華大學(xué)王馨副研究員編著，第7章和第9章和由天津工業(yè)大學(xué)王建平教授編著，第8章由國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳文健教授和滿亞輝博士編著，附錄1、附錄2和附錄3由天津工業(yè)大學(xué)張興祥研究員整理。天津工業(yè)大學(xué)博士研究生李偉、由明和碩士研究生單新麗參與了第3章的校閱，清華大學(xué)碩士研究生姜峰參與了第4章的編寫與整理，清華大學(xué)博士研究生曾若浪參與了第5章的編寫與整理，天津工業(yè)大學(xué)韓娜博士、碩士研究生張麗和高希銀參與了第6章的校閱。本書的很多研究內(nèi)容是在中國高科技發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）、國家自然科學(xué)基金、教育部博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)基金、天津市應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃（重點(diǎn)項(xiàng)目）及國家軍工配套科研計(jì)劃等資助下完成的，天津市131人才培養(yǎng)工程計(jì)劃為本書的出版提供了資助，特此致謝。有多位同事、博士研究生、碩士研究生和本科生在相變材料膠囊的知識創(chuàng)新和資料收集方面做出了貢獻(xiàn)，限于篇幅的原因沒有列出，在此一并致謝。如前所述，國內(nèi)外對相變材料膠囊的研究和報(bào)道逐年增多，相關(guān)研究的某些方面還不很成熟，所以本書的內(nèi)容還存在需要完善之處。另外，限于作者的水平，難免有不妥之處，請讀者不吝指教。

內(nèi)容概要

相變材料膠囊是一種含有相變材料的微小容器，其膠囊化技術(shù)在航空航天、建筑、汽車、環(huán)境保護(hù)、紡織服裝、醫(yī)療衛(wèi)生、電子器件冷卻和軍事偽裝等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，是目前研究的熱點(diǎn)。本書在介紹相變材料的基礎(chǔ)知識以及相變膠囊材料常用的囊壁、囊芯材料的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)敘述了相變材料膠囊的建筑應(yīng)用、熱流體應(yīng)用、纖維和紡織品及服裝應(yīng)用、偽裝應(yīng)用、電子器件恒溫應(yīng)用等，力圖使讀者迅速、全面地掌握該領(lǐng)域的發(fā)展情況。     本書可供從事相變材料研究和相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考，也可供高校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

書籍目錄

第1章 緒論  1.1 相變材料微膠囊的主動泵送應(yīng)用  1.2 相變材料微膠囊的被動式應(yīng)用  1.3 相變材料大膠囊的被動式應(yīng)用  參考文獻(xiàn)第2章 相變材料  2.1 相變材料  2.2 相變材料的研究過程  2.3 相變材料的種類  2.4 相變材料的相變性能  參考文獻(xiàn)第3章 相變材料膠囊制備技術(shù)  3.1 概述  3.2 相變材料微膠囊的制備方法  3.3 已微膠囊化的相變材料  3.4 囊壁材料  3.5 相變材料微膠囊的粒徑  3.6 相變材料微膠囊的性能  3.7 相變材料納膠囊  3.8 相變材料大膠囊及其制備  3.9 相變材料微膠囊的結(jié)構(gòu)和性能評價(jià)  參考文獻(xiàn)第4章 相變材料膠囊在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用  4.1 相變材料在節(jié)能建筑中的應(yīng)用背景  4.2 相變儲能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用形式及傳熱機(jī)理  4.3 相變儲能建筑材料的研制  4.4 相變儲能建筑材料在被動式蓄能圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用  4.5 相變儲能建筑材料在主動式蓄能圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用  參考文獻(xiàn)第5章 相變材料微膠囊在傳熱流體中的應(yīng)用  5.1 概述  5.2 相變材料微膠囊懸浮液強(qiáng)化換熱機(jī)理  5.3 相變材料微膠囊懸浮液傳熱研究進(jìn)展  5.4 相變材料微膠囊懸浮液的物性  5.5 集中空調(diào)中的相變材料微膠囊懸浮液系統(tǒng)  5.6 工業(yè)廢熱回收系統(tǒng)  5.7 電子器件冷卻裝置  5.8 其他應(yīng)用  參考文獻(xiàn)第6章 相變材料微膠囊和納膠囊的纖維和紡織品應(yīng)用  6.1 儲熱調(diào)溫紡織品的調(diào)溫機(jī)理  6.2 儲熱調(diào)溫纖維的制備方法  6.3 儲熱調(diào)溫織物  6.4 儲熱調(diào)溫纖維和織物的其他性能  6.5 儲熱調(diào)溫泡沫  6.6 儲熱調(diào)溫薄膜  6.7 儲熱調(diào)溫纖維織物的性能評價(jià)  6.8 儲熱調(diào)溫纖維、織物、泡沫和薄膜的應(yīng)用  參考文獻(xiàn)第7章 相變材料大膠囊的恒溫服裝應(yīng)用  7.1 恒溫服的結(jié)構(gòu)  7.2 恒溫服的性能  7.3 恒溫服的應(yīng)用  參考文獻(xiàn)第8章 相變材料的偽裝應(yīng)用  8.1 偽裝的概念及其對相變材料的需求  8.2 相變材料的偽裝應(yīng)用設(shè)計(jì)  8.3 相變材料偽裝應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)難題  參考文獻(xiàn)第9章 相變材料及相變材料膠囊的其他應(yīng)用  9.1 電子元件冷卻應(yīng)用  9.2 醫(yī)療衛(wèi)生應(yīng)用  9.3 航空、航天應(yīng)用  9.4 未來研究方向  參考文獻(xiàn)附錄  附錄1 相變材料性能表  附錄2 商品化相變材料  附錄3 商品化的相變材料微膠囊

章節(jié)摘錄

插圖：①進(jìn)一步提高相變材料微膠囊的熱導(dǎo)率。由于大部分相變材料存在熱導(dǎo)率低的問題，使系統(tǒng)的傳熱性能變差，儲能和釋能時(shí)間增加，進(jìn)而降低了系統(tǒng)的整體效能。研究者們通過加入金屬顆粒、碳纖維、膨脹石墨和納米粒子等方法提高了相變材料的導(dǎo)熱性能[12]，但還需要進(jìn)一步加以研究。在選取提高熱導(dǎo)率的添加物時(shí)，應(yīng)該滿足下面幾個條件：熱導(dǎo)率高；物質(zhì)密度不能太高；材料應(yīng)該與相變材料相容；具有一定的耐腐蝕能力；價(jià)格相對便宜，易購得。②進(jìn)一步提高相變材料微膠囊的長期穩(wěn)定性和壽命。相變材料壽命一般為30年，而建筑的壽命一般在50年以上，所以如何使得相變材料在建筑的生命期內(nèi)都能正常使用是需要進(jìn)一步研究探討的。③進(jìn)一步解決相變材料微膠囊與建筑材料的相容性問題。在相變材料微膠囊與建筑材料的混合過程中容易出現(xiàn)膠囊的破裂致使相變材料泄漏，影響相變儲能建筑材料的熱工性能。④降低相變材料膠囊批量制備工藝的成本。這是使相變材料微膠囊被廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

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《相變材料膠囊制備與應(yīng)用》為化學(xué)工業(yè)出版社出版。

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