坚固且环保的水borne相变复合防护涂层含有含帕拉芬SiO₂/Fe₃O₄混合壁微囊及其应用在长期有效的温度调节受保护基板的应用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 开发先进的相变材料 (PCM) 对于高效的热能储存至关重要.
• 微封装是稳定PCM并改善其热性能的一个关键技术.
• 纳入磁纳米粒子可以提高导热性,并提供额外的功能.

研究的目的:

• 使用皮克林乳液和sol-gel方法制造SiO₂/Fe₃O₄混合壁微囊,其中含有石膏芯.
• 研究Fe₃O₄纳米粒子剂量对微囊形态和热性能的影响.
• 为了评估这些微囊的温度调节性能,当它们被纳入用于保护涂层的水性烯酸树脂油漆时.

主要方法:

• 通过皮克林乳液模板自组装和sol-gel技术制造SiO₂/Fe₃O₄混合壁微囊.
• 描述微囊形态和表面特性.
• 热分析 (DSC,TGA) 用于确定封装效率,储能效率和热导率.
• 评估热循环稳定性的评估.
• 制备和测试相变复合材料保护涂层 (PCCPC).

主要成果:

• 与纯SiO₂微相比,成功合成了球形SiO₂/Fe₃O₄混合微,表面较粗.
• 用0.01 mol/L Fe₃O₄皮克林乳液 (Pa@SiO₂/Fe₃O₄-Ms) 制备的微囊显示出显著的改善:与Pa@SiO₂-Ms相比,封装效率提高了16.71%,储能效率提高了16.88%,热导率提高了28.4%.
• Pa@SiO₂/Fe₃O₄-Ms (0.01) 呈现出极好的热稳定性,在300个热循环后相变温度和度的变化最小.
• 结合5%重量的Pa@SiO₂/Fe₃O₄-Ms (0.01) 的PCCPC显示出优异的温度调节,实时温度差异增加4.6°C,温度升速度降低2.45°C/分钟.
• 与纯涂料相比,这些PCCPC还显示在加热/冷却周期下温度波动幅度减少 (3.8°C) 和波动频率延长 (395秒).

结论:

• 制造的SiO₂/Fe₃O₄混合微囊有效地封装了,并增强了热能储存的特性.
• 包括Fe₃O₄纳米粒子显著提高了导热率和整体热性能.
• 开发的相变复合材料保护涂层表现出卓越的温度调节能力,为保护混凝土基板免受热应力提供了潜力.