中國(guó)粉體網(wǎng)11月19日訊 微膠囊化可以將功能物質(zhì)封裝轉(zhuǎn)變成無(wú)數(shù)微小工作單元，可使其具有特殊性質(zhì)和用途，大大擴(kuò)展了各種材料的使用領(lǐng)域和場(chǎng)合。隨著高分子科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步，微膠囊的制備方法也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，多種多樣的微膠囊逐漸開(kāi)發(fā)出來(lái)，在藥物控制釋放、生物制品、涂料、阻燃劑、紡織、感光材料以及相變材料等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
隨著能源危機(jī)日益加劇，如何節(jié)能和實(shí)現(xiàn)能源再生及回收利用已成為亟待解決的問(wèn)題。利用相變材料的相變潛熱進(jìn)行能量的儲(chǔ)存(蓄冷、蓄熱)是一項(xiàng)新型的節(jié)能技術(shù)，它可以解決能源的需求與供給之間在時(shí)間和空間上的不匹配，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源進(jìn)行高效管理。將微膠囊技術(shù)與相變儲(chǔ)能這一理念結(jié)合，制備相變儲(chǔ)能微膠囊，利用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)精確測(cè)量相變微膠囊的熱物性參數(shù)，結(jié)合理論分析揭示其傳蓄熱機(jī)理，是解決這一問(wèn)題的有效途徑及基礎(chǔ)。對(duì)于相變微膠囊粉體樣品，可以假定為是相變微膠囊顆粒分散于空氣中的復(fù)合材料。
目前對(duì)于復(fù)合材料的有效熱導(dǎo)率計(jì)算方法主要有并聯(lián)熱阻法、串聯(lián)熱阻法、maxwell模型及bruggman模型。中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所傳熱傳質(zhì)研究中心科研人員以脲醛樹(shù)脂為殼材，石蠟為芯材，采用原位聚合法制備的相變微膠囊為樣品，采用3ω諧波探測(cè)技術(shù)測(cè)量得到的有效熱導(dǎo)率為依據(jù)，通過(guò)分析樣品的傳熱過(guò)程，建立相應(yīng)的有效熱導(dǎo)率理論模型。
對(duì)于密度為110g/l，殼芯比分別為17/83的樣品，分別采用并聯(lián)模型、串聯(lián)模型、maxwell模型、bruggman模型計(jì)算樣品有效熱導(dǎo)率及測(cè)量值。測(cè)量表明，使用并聯(lián)計(jì)算的結(jié)果最大，串聯(lián)結(jié)果最小，其他計(jì)算結(jié)果均處于這兩者之間。這是因?yàn)閙axwell模型是考慮少量顆粒分散于流體中，忽略了顆粒間的相互傳熱，因此其計(jì)算結(jié)果接近并聯(lián)計(jì)算結(jié)果，遠(yuǎn)大于測(cè)量值。相對(duì)于maxwell模型，bruggman模型添加了顆粒間的相互作用，其計(jì)算結(jié)果整體小于maxwell模型，更接近測(cè)量值，但是該模型的計(jì)算結(jié)果仍然遠(yuǎn)大于測(cè)量值。
將相變微膠囊顆粒假設(shè)為一個(gè)均質(zhì)復(fù)合材料，樣品中由材料比熱、密度、楊氏模量（彈性模量）決定的、與縱波聲速有關(guān)的無(wú)量綱常數(shù)對(duì)相變微膠囊粉體有效熱導(dǎo)率有很大影響。研究人員假定測(cè)量誤差為10%，對(duì)該影響因素取不同值進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)當(dāng)該值處于4.8至6之間，采用上式計(jì)算的結(jié)果處于測(cè)量誤差范圍內(nèi)。
由于受到脲醛樹(shù)脂殼材、石蠟芯材及微膠囊間空氣的影響，隨著樣品溫度的升高，其有效熱導(dǎo)率在相變前略有下降，相變后略有升高，在相變溫度區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)極大值，該極值對(duì)應(yīng)的溫度與石蠟核材的相變溫度峰值溫度一致。與測(cè)量結(jié)果相比，各種理論模型計(jì)算結(jié)果的相變區(qū)間均較窄。這是由于測(cè)量時(shí)采用的pid溫控系統(tǒng)是一種超調(diào)控制方法，雖然設(shè)定的恒溫溫度低于樣品的相變溫度，但由于超調(diào)，靠近容器壁面的部分樣品已經(jīng)發(fā)生了相變，而樣品導(dǎo)熱性能相對(duì)較差，在pid溫控調(diào)節(jié)過(guò)程中不能及時(shí)釋放多吸收的熱量，導(dǎo)致有效熱導(dǎo)率的測(cè)量值高于理論計(jì)算值。
上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（51106151、51336009）、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（“973”）的支持，相關(guān)成果已在2014工程熱物理年會(huì)傳熱傳質(zhì)分會(huì)發(fā)表。
隨著能源危機(jī)日益加劇，如何節(jié)能和實(shí)現(xiàn)能源再生及回收利用已成為亟待解決的問(wèn)題。利用相變材料的相變潛熱進(jìn)行能量的儲(chǔ)存(蓄冷、蓄熱)是一項(xiàng)新型的節(jié)能技術(shù)，它可以解決能源的需求與供給之間在時(shí)間和空間上的不匹配，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源進(jìn)行高效管理。將微膠囊技術(shù)與相變儲(chǔ)能這一理念結(jié)合，制備相變儲(chǔ)能微膠囊，利用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)精確測(cè)量相變微膠囊的熱物性參數(shù)，結(jié)合理論分析揭示其傳蓄熱機(jī)理，是解決這一問(wèn)題的有效途徑及基礎(chǔ)。對(duì)于相變微膠囊粉體樣品，可以假定為是相變微膠囊顆粒分散于空氣中的復(fù)合材料。
目前對(duì)于復(fù)合材料的有效熱導(dǎo)率計(jì)算方法主要有并聯(lián)熱阻法、串聯(lián)熱阻法、maxwell模型及bruggman模型。中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所傳熱傳質(zhì)研究中心科研人員以脲醛樹(shù)脂為殼材，石蠟為芯材，采用原位聚合法制備的相變微膠囊為樣品，采用3ω諧波探測(cè)技術(shù)測(cè)量得到的有效熱導(dǎo)率為依據(jù)，通過(guò)分析樣品的傳熱過(guò)程，建立相應(yīng)的有效熱導(dǎo)率理論模型。
對(duì)于密度為110g/l，殼芯比分別為17/83的樣品，分別采用并聯(lián)模型、串聯(lián)模型、maxwell模型、bruggman模型計(jì)算樣品有效熱導(dǎo)率及測(cè)量值。測(cè)量表明，使用并聯(lián)計(jì)算的結(jié)果最大，串聯(lián)結(jié)果最小，其他計(jì)算結(jié)果均處于這兩者之間。這是因?yàn)閙axwell模型是考慮少量顆粒分散于流體中，忽略了顆粒間的相互傳熱，因此其計(jì)算結(jié)果接近并聯(lián)計(jì)算結(jié)果，遠(yuǎn)大于測(cè)量值。相對(duì)于maxwell模型，bruggman模型添加了顆粒間的相互作用，其計(jì)算結(jié)果整體小于maxwell模型，更接近測(cè)量值，但是該模型的計(jì)算結(jié)果仍然遠(yuǎn)大于測(cè)量值。
將相變微膠囊顆粒假設(shè)為一個(gè)均質(zhì)復(fù)合材料，樣品中由材料比熱、密度、楊氏模量（彈性模量）決定的、與縱波聲速有關(guān)的無(wú)量綱常數(shù)對(duì)相變微膠囊粉體有效熱導(dǎo)率有很大影響。研究人員假定測(cè)量誤差為10%，對(duì)該影響因素取不同值進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)當(dāng)該值處于4.8至6之間，采用上式計(jì)算的結(jié)果處于測(cè)量誤差范圍內(nèi)。
由于受到脲醛樹(shù)脂殼材、石蠟芯材及微膠囊間空氣的影響，隨著樣品溫度的升高，其有效熱導(dǎo)率在相變前略有下降，相變后略有升高，在相變溫度區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)極大值，該極值對(duì)應(yīng)的溫度與石蠟核材的相變溫度峰值溫度一致。與測(cè)量結(jié)果相比，各種理論模型計(jì)算結(jié)果的相變區(qū)間均較窄。這是由于測(cè)量時(shí)采用的pid溫控系統(tǒng)是一種超調(diào)控制方法，雖然設(shè)定的恒溫溫度低于樣品的相變溫度，但由于超調(diào)，靠近容器壁面的部分樣品已經(jīng)發(fā)生了相變，而樣品導(dǎo)熱性能相對(duì)較差，在pid溫控調(diào)節(jié)過(guò)程中不能及時(shí)釋放多吸收的熱量，導(dǎo)致有效熱導(dǎo)率的測(cè)量值高于理論計(jì)算值。
上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（51106151、51336009）、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（“973”）的支持，相關(guān)成果已在2014工程熱物理年會(huì)傳熱傳質(zhì)分會(huì)發(fā)表。
