二氧化硅包覆芒硝基相变储能微胶囊制备及性能表征

将四乙氧基硅烷(TEOS)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为硅源,芒硝基相变储能微胶囊作为芯材,通过乳液聚合的方法制备了二氧化硅包覆的芒硝基相变储能微胶囊.测得芒硝基相变储能微胶囊的熔化焓和凝固焓分别为136.4 J/g和76.9 J/g,融化和凝固温度分别为23.6℃和17.6℃.微胶囊的核-壳结构减轻了无机水合盐固液分离程度,抑制了相分层现象的发生.在100次循环后,熔化焓为64.3 J/g,具有较好的循环稳定性,可用于热能存储等领域.     

环境响应性微胶囊及其在农业领域中应用的研究进展

在传统农业中,如何高效率地使用农药,提高其利用率,一直是一大难题。环境响应性微胶囊是一类在外界环境的刺激下,可以相适应地改变其表面结构的物质。这一类微胶囊具有智能、可控、精准、高效等特点。目前,这一项技术已经被广泛地应用于农业生产中。本文主要综述了环境中pH、温度、光以及磁场四大因素对响应性微胶囊的影响,并且简要介绍了该类微胶囊的制备技术、形成机理、主要材料以及在农业领域的应用。     

有机相变材料的发展及在纺织领域的应用

相变材料因为其优良的热性能,被广泛应用于纺织品、航空航天、交通运输、农业、国防、建材、太阳能系统和医疗设备等领域。近年来,开发应用新型相变材料已经成为研究热点。本文首先概括介绍了相变材料发展进程,着重介绍了有机相变材料,包括它的分类、性能和应用。详细介绍了有机相变材料在纺织行业的应用,以及对调温纺织品测试手段的研究和建立的相关数学模型的建立。     

液冷微通道内相变微胶囊的壁面温升抑制特性数值模拟

相变微胶囊悬浮液是一种新型的蓄热-传热功能流体,目前对相变微胶囊与基液流固传递作用认识的欠缺,导致宏观上对悬浮液流动传热性能的研究结果存在较大的差异.为此,本文采用任意拉格朗日-欧拉方法模拟相变微胶囊在液冷微通道内流固作用下的流动传热特性,对比普通颗粒及相变胶囊对液冷微通道壁面温升的抑制作用,考察胶囊位置、形状及数量对壁面温升抑制的影响.结果表明:胶囊及颗粒均对它们上游区域的壁面温升产生抑制作用,而胶囊的相变使得抑制效果更加明显;胶囊越靠近壁面自旋运动越快,越有利于流体与壁面的换热,对壁面温升抑制效果越强,尤其是靠近受热面时;相比椭圆形胶囊,圆形胶囊自旋运动更激烈,对壁面温升抑制效果更优;随着加热区内胶囊数的增加,最大抑制效果在逐渐提升.     

油井用相变微胶囊的制备与性能

针对深水固井作业过程中水泥水化放热较大,易致使环空地层天然气水合物分解的技术难题,本文以石蜡为芯材,碳酸钡为壁材,制备了一种油井用相变微胶囊。首先,利用FT-IR、DSC、TGA与SEM对相变微胶囊的化学组成、热性能与微观形貌进行了表征。结果表明：相变微胶囊的封装效率为67.40%,具有较高的封装效率和良好的潜热储存能力。其次,对粒径分布与润湿性能进行了测试。结果表明：微胶囊颗粒平均粒径为4.946 μm,小于水泥颗粒粒径17.201 μm,可较好的镶嵌在水泥石中,并充填于水泥水化产物之间,减小对水泥石力学性能的负面影响;微胶囊与水的静态接触角为46.8°,具有良好的亲水性能,可应用于水基的水泥浆环境中。最后,将微胶囊应用于水泥浆体系,研究了水泥浆的水化温升和水化热。结果表明：与空白水泥浆相比,加入12%相变微胶囊水泥浆的最高水化温升与水化热（48 h）分别下降了14.56%和43.23%。      

石墨烯/正十八烷微胶囊的制备与及其热性能研究

以石墨烯/正十八烷为芯材,三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF)为壁材,苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为乳化剂,采用乳液聚合法制备相变微胶囊.系统研究了石墨烯对于正十八烷微胶囊性能的影响.采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱分析仪(FTIR)、拉曼光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、Hot Disk热常数分析仪、示差扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对相变微胶囊的外貌形态、晶型结构和热性能进行表征和分析.结果表明,微胶囊呈圆球形且光滑,粒径约为1~30μm.当石墨烯添加量为0.1 g时,微胶囊的形貌无明显变化.当加入过量石墨烯时,微胶囊出现了明显的团聚现象.XRD测试表明,包覆于微胶囊中的石墨烯没有使微胶囊的结晶峰位置发生明显的偏移,这对于微胶囊的实际应用是有利的.微胶囊的相变热焓和包覆率随着石墨烯的加入而不断减小,但芯材的过冷现象得到了明显的改善.石墨烯对于微胶囊传热性能的提升有着显著的效果.当石墨烯的添加量为0.2 g时,微胶囊的导热系数为0.092 W·m-1·K-1,与纯微胶囊相比提高了约51%,这说明石墨烯改善了传统相变微胶囊的传热性能,提升了相变微胶囊的应用性能.     

功能微粒材料的制备及其细胞作用研究(英文)

随着纳米科学的迅速发展,越来越多的微粒材料被设计和制备出来,并应用于生物医学领域,取得了令人瞩目的进展和成就。近年来,我们课题组发展了一系列具备可控表面化学与结构、特定刺激响应性能和可控装载与释放性能的微粒材料,尤其是基于层层自组装的中空微胶囊。同时,我们也致力于研究微粒材料与细胞的相互作用,阐明其物理化学性质对细胞内吞和细胞功能的影响。通过这些研究,我们希望进一步建立功能性微粒材料的生物学功能优化的规律,推动其在生物医学领域的应用。     

硅橡胶包覆十八烷/聚(St-MMA)储能微胶囊复合材料制备及热性能

以十八烷/聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)(P(St-MMA))微胶囊为相变材料,硅橡胶作为载体,制备了十八烷/P(St-MMA)/硅橡胶复合材料。研究了微胶囊的加入方式及加入量,硅橡胶包覆方法。通过红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)研究复合材料的结构和形貌。通过力学性能测试如拉伸强度、扯断伸长率,确定最佳的加工方法。通过热重分析法(TG)、差示扫描量热法(DSC)和储热性能对复合材料的热性能进行研究。结果表明,十八烷制成微胶囊加入到硅橡胶中,且微胶囊加入量是2份时,十八烷/P(St-MMA)微胶囊/硅橡胶的热稳定性热稳定性及力学性能较好。室温硅橡胶包覆微胶囊掺混固化法制备的复合材料的力学性能优于直接共混后热固化法和混炼涂抹后热固化法。十八烷/P(MMA-St)/硅橡胶复合材料的焓值为67.6J/g,储能效果好。     

Pickering乳液模板法制备有机/无机杂化微胶囊

以亲水性的二氧化硅(SiO2)纳米粒子稳定的水包油Pickering乳液为模板,利用聚氧化丙烯二醇和二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物(PPG-TDI)与二乙烯三胺(DETA)在油水界面的聚合反应制备了聚脲(PU)包裹苯乙酸乙酯(EPA)-异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)有机/无机杂化微胶囊.通过控制不同油水比得到不同粒径大小的微胶囊,粒径分布为20~90μm.热重分析表明EPA-IPDI的装载量达到53 wt%.扫描电子显微镜图片可以看出,微胶囊表面光滑,呈规整球形,厚度均一,约2μm.     

改性胺微胶囊固化剂制备工艺的优化与性能

以改性胺1618固化剂为囊芯、脲醛树脂为壁材单体,采用界面聚合技术,成功制备了一种新型聚脲改性胺微胶囊固化剂。通过正交设计试验,考察了芯壁质量比、乳化剂种类和质量分数及搅拌速率对微胶囊包覆率、粒径大小及分布情况的影响,并确定了最佳制备工艺条件。采用马尔文激光粒度仪、扫描电镜对微胶囊粒径大小、分布情况及表面形貌进行表征,采用热重分析仪及傅里叶变换红外光谱对其化学结构进行表征,通过拉伸试验对自修复材料的断裂力学性能进行研究。结果表明,该微胶囊含有固化剂芯材,其热稳定温度为198°C,当芯壁质量比为0.7∶1、乳化剂为阿拉伯胶、乳化剂质量分数为1.5%、搅拌速率为800r/min时,所制备的微胶囊包覆率达到79.8%,平均粒径为207.5nm,呈规则的球形,分散性及表面致密性好。当基体材料中加入质量分数为1%的微胶囊后,拉伸强度提高64%,弹性模量提高287%。