纳米相变材料的研究进展课件.ppt

1、纳米相变材料的研究进展纳米相变材料的研究进展一、相变及相变材料 二、纳米相变材料 三、纳米材料的表征方法四、纳米相变材料的制备方法五、纳米相变材料的应用六、纳米相变材料的研究展望一、相变及相变材料一、相变及相变材料 物质从一种相转变为另一种相的过程称之为相变。相变材料是指材料在相变温度范围内，虽然发生相态的变化，但是在相变过程中，体积的变化很小，以潜热形式从周围环境吸收或者释放大量热量，而自身的温度保持不变或恒定的一种功能性材料。人口的不断增加，能源紧缺的形式严峻。需要研究新型节能技术，减少能源消耗。相变储能技术就是其中一个。传统相变材料有机无机腐蚀性液态导热系数低纳米相变材料解决泄露问题 纳

2、米相变材料解决导热系数低的问题纳米相变材料有机无机二、纳米相变材料二、纳米相变材料纳米相变材料普通纳米相变材料纳米复合相变材料纳米金属等纳米胶囊相变材料纳米吸附相变材料其他复合相变材料胶囊法吸附法其他方法纳米技术相变材料+=纳米相变材料2.1 纳米胶囊相变材料纳米胶囊相变材料微胶囊纳米胶囊导热系数低磨损破裂堵塞管道纳米尺寸很好的解决了微胶囊的问题微胶囊与纳米胶囊的对比微胶囊与纳米胶囊的对比 项目 微胶囊 纳米胶囊壳材料多种有机物和无机物材料，其中高分子材料最为常用主要为可生物降解的高分子物质，如聚乳酸分散性粒径为5-400微米，分散于水中为悬浮液粒径为1-1000纳米，易分散于水中形成透明的胶

3、体溶液医学用途主要用于口服主要用于静脉注射作用缓释药，为长期制剂主要作为载药靶向制备方法包括机械、物理、化学等各种方法原位聚合法、界面聚合法等3.1 界面聚合法界面聚合法 界面聚合法是建立在合成高聚物界面缩聚反应的基础上的。两种发生聚合反应的单体分别溶于水和分散相中 把两种不相混溶的液体加入乳化剂以形成水包油或油包水乳液 两种聚合反应单体分别从两相内部向界面移动 迅速在相界面上反应生成聚合物将囊心包覆形成胶囊 三、纳米相变材料的制备方法三、纳米相变材料的制备方法3.2 原位聚合法原位聚合法 原位聚合法是一种与界面聚合法密切相关的纳米胶囊化技术。将单体与引发剂全部加入到分散相或连续相中 聚合反应

4、在芯材液滴的表面上发生，聚合单体产生相对低分子量的预聚体 预聚体尺寸逐步增大后，沉积在芯材物质的表面 交联及聚合反应的不断进行，最终形成固体的胶囊外壳 四、纳米材料的表征方法四、纳米材料的表征方法常规表征法化学表征法仪器表征法光谱分析 质谱分析 能谱分析 滴定分析法 重量分析法 特有表征法扫描电镜法 隧道扫描电镜法粒度分析法 比表面积法透射电镜法 纳米胶囊表征举例纳米胶囊表征举例 纳米胶囊的囊心为正十八烷壳材为聚苯乙烯。用粒度分析仪对样品进行粒径分布分析。用透射电镜对样品进行表面形貌分析。用红外光谱仪对样品进行结构组成分析。用热分析仪对样品进行热失重分析。纳米胶囊粒径分析纳米胶囊的粒径分析结果

5、显示纳米胶囊的粒径分布相对集中，主要分布在50-200纳米范围内纳米胶囊表面形态分析纳米胶囊透射电镜照片可以看出纳米胶囊呈球形，囊心（浅色部分）和囊壁（深色部分）之间存在明显的界线，只有极少部分的胶囊形貌呈半月形半月形纳米胶囊的红外光谱分析正十八烷（a）、聚苯乙烯（b）、纳米胶囊的红外光谱图（c）对照图中的a、b和c的红外光谱图只是两个的加合，并没有出现新的吸收峰表明正十八烷和聚苯乙烯只是物理上的嵌合。波数/cm官能团2958 2924甲基、亚甲基不对称伸缩振动峰2855亚甲基对称伸缩振动峰1378 721亚甲基面内、面外振动峰波数/cm官能团3060 3026芳香族C-H伸缩振动峰2923脂

6、肪族C-H伸缩振动峰1601 1490苯环C=C伸缩振动峰756 700苯环变形振动峰a曲线b曲线纳米胶囊的耐热性分析纳米聚苯乙烯球、纯正十八烷和纳米胶囊的热重分析图纳米胶囊相变材料的分解主要集中在两个阶段：105.1-316.4摄氏度，失重比为49.54%；386.7-443.7摄氏度，失重比为44.63%。分析表明：作为壳层的聚苯乙烯有很好的耐热性，可以很好地保护内部的相变材料芯材。以上四种表征方法是从不同角度来表征纳米胶囊的，并无优劣之分。各种表征手段需要综合使用，才能充分的表 征一种物质，只用单一的某种手段是不能充分表征的。比如上例中，红外谱图只能给出官能团，并不能给出具体形状，这就要

7、结合透射电镜图来表征，而它的热性能就要进行热分析。五、纳米相变材料的应用五、纳米相变材料的应用 在热交换器行业中的应用相变蓄能岩棉复合板相变蓄能板 在纺织业中的应用相变材料在纺织品中的应用主要是通过微胶囊对织物进行涂覆或将微胶囊混入纺丝液中进行纺丝来实现。包封有相变微胶囊材料的服装可以根据环境温度的变化在一定温度范围内，自由调节服装内部温度。在其他行业中的应用 美国的研究人员将开发出的新型纳米相变材料研磨成粉末，应用到电子器件制造行业对精密电子器件的制造工艺氛围进行保护，提高了产品的质量和精密度。纳米相变材料具有独特的蓄热调温性能，使其在大规模灭火，如森林灭火和油田灭火中得到广泛应用。俄罗斯将吸附蓄热技术与无机相变材料相结合，研制出一种纳米吸湿防寒鞋垫。该鞋垫利用纳米孔硅胶和氯化钙对水汽的吸附达到吸湿的效果，使鞋垫始终保持凉爽干燥；氯化钙吸水后转变为六水氯化钙，它能根据环境温度进行吸热放热，达到调温的效果。六、纳米相变材料研究展望 纳米相变材料不论是从纳米复合相变材料还是普通纳米相变材料来说，现阶段人们对于它的研究主要还是从实验方面来入手，这就导致人们不能根据自身的需要来定向的制作纳米相变材料，很多事情并不能过得到理论的解释。我认为，以后的研究重点应该放在理论方面，从理论方面入手去充分研究纳米相变材料。谢谢