导读

近期，中国科学技术大学黄芳胜&朱志强团队开发了以十六烷为核材料、聚脲为壳材料的高度可控相变微胶囊（PCMC），用于精确的温度调节。相关研究以“Controlled Latent Heat Phase-Change Microcapsules for Temperature Regulation”为题目，发表在期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

本文要点：

1、本研究利用主动流动聚焦（AFF）技术制备了具有可控潜热的相变微胶囊，核材料为十六烷，壳材料为聚脲。

2、AFF技术能够生成具有良好准确性和可控性的微滴，同时实现高通量生产，适用于包括有机和无机流体在内的各种类型的流体。

3、通过调整单体比例，可以控制微胶囊的壳厚。通过调整各相的流速和激励频率，可以精确控制生成的微滴的大小。

4、制备的微胶囊具有均匀的粒径、光滑的表面和紧密的结构，同时具有良好的相变性能、强大的储热能力和较好的热稳定性。

5、研究结果表明，这种主动流动聚焦技术制备的微胶囊在热能储存和热管理方面具有广阔的应用前景。

全文总结/概括：

开发的相变微胶囊在热管理领域具有广阔的应用前景,主要包括：

1、智能建筑。它可以被用于空调系统和供暖系统中的热能存储材料,利用相变微胶囊吸收和释放热量可以有效调节室内温度,从而提高空调系统和供暖系统的能效。

2、电子设备散热。将相变微胶囊嵌入电子设备如电脑、手机等,它可以在设备工作时吸收多余的热量,并在设备关闭后逐渐释放热量,有效控制和减少设备的工作温度,延长设备使用寿命。

3、电动车电池散热。将相变微胶囊用于电动车电池组,它可以在充电和放电过程中吸收和释放热量,有效控制电池工作温度,从而提高电池性能和循环寿命。

4、太阳能热利用。将相变微胶囊用于太阳能热水器或供热系统,它可以在白天吸收太阳能,并在晚上逐渐释放热量,实现热能的长期储存利用。

5、可穿戴设备。将相变微胶囊用于潜水服和游泳帽等可穿戴设备，以保护人体免受水中温差的影响，并提供保温性能，减少外部冷水刺激。

未来相变微胶囊的发展方向会有哪些变化和创新？

1、应用领域拓展：开发的控制相变微胶囊在温度调节和热管理方面表现出色,未来可以进一步拓展其应用领域。例如在医疗器械保温、汽车空调系统、航天航空领域等方面应用,实现更广泛的热管理需求。

2、制备工艺优化：未来可以进一步优化微胶囊的制备工艺,提高生产效率和产品质量。通过改进流体控制技术、壁层材料选择等方面,实现微胶囊的大规模生产和工业化应用。

3、新材料研究：未来可以探索更多新型相变材料和壁层材料,以提高微胶囊的性能和稳定性。通过引入纳米材料、功能性聚合物等新材料,进一步改善微胶囊的热性能和循环稳定性。

4、智能化应用：未来可以结合智能控制技术,实现微胶囊的智能化应用。通过与传感器、控制系统的结合,实现微胶囊的自动温度调节和热管理,提高能源利用效率和舒适度。

5、环保可持续发展：未来发展应注重微胶囊的环保性和可持续性。通过绿色制备工艺、可降解材料的应用等措施,实现微胶囊在热管理领域的环保可持续发展。

图1.主动流动聚焦技术的原理图和参数控制。

图2.主动流动聚焦过程的锥、液滴和微胶囊。

图3.PCMCs热分析。

图4.PCMC温度调节。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c06063