Entelijan tanperati-reglemante fib ak tekstil yo se pwodwi gwo teknoloji ki devlope rapidman nan ane 1990 yo epi yo plen ak vitalite. Li pa ka sèlman amelyore konfò nan rad, men tou, gen gwo valè ajoute epi li ka reyalize gwo benefis. Avèk entwodiksyon kontinyèl nan teknoloji segondè ak nouvo nan jaden sa a, kondisyon moun&# 39 a pou-wo fen rad ak fonctionnalités yo te ogmante. Devlopman nan yon nouvo kalite faz-chanjman entelijan tanperati-reglemante twal fib gen yon pwospè devlopman bon ak kandida aplikasyon laj.
Istwa devlopman faz chanjman entèlijan tanperati reglemante fib
Faz chanjman faz se yon kalite depo chalè ak tanperati regilasyon fonksyonèl fib devlope lè l sèvi avèk karakteristik sa yo nan divilge oswa absòbe chalè inaktif ak kenbe tanperati a konstan pandan chanjman nan faz nan materyèl la.
Rechèch la nan faz chanjman entèlijan tanperati-reglemante fib soti nan Etazini yo nan ane 1980 yo. Premye Outlast Acrylic fib ki baze sou entelijan tanperati-reglemante fib devlope pa Aewonotik Nasyonal la ak pwojè rechèch Administrasyon Espas te jwenn nan ajoute mikrokapsil kouvwi ak faz chanjman materyèl parafin idrokarbone nan solisyon an Acrylic k ap vire solisyon. Jakèt yo devlope pa plan an mwa pou rad astronot ak pwoteksyon nan enstriman presizyon nan eksperyans espas yo te devlope avèk siksè nan 1988 ak itilize pou itilize komèsyal la pou premye fwa an 1994. An 1997, Ajans Espas Etazini etabli Gateway, yon konpayi ki espesyalize nan la devlopman ak rechèch nan fib entelijan tanperati-reglemante. Outlast fib ki baze sou fib Acrylic la te anrejistre kòm outlast, ki te devlope pou rad jeneral e li te vann nan mache US ak Ewopeyen an. Depi lè sa a, Alman Kelheim Fib Konpayi an ak Konpayi Outlast te kolabore pou devlope Outlast fib viskoz. An reyalite, li jwenn lè li ajoute faz chanjman materyèl mikrokapsil nan solisyon an k ap vire nan fib viskoz. Efè izolasyon chalè li rive nan 42.5% e li te patante. .
A pwezan, faz chanjman materyèl ki itilize kòm devlòpman ak aplikasyon faz chanjman entèlijan tanperati kontwòl fibres. Etazini ak Swis gen plis matirite nan peyi etranje. Fib yo kontwòl tanperati yo pwodwi yo se sitou microcapsule k ap vire teknoloji; Ewòp ak Japon tou gen rechèch nan zòn sa a. . Almay te premye a avèk siksè devlope sodyòm silfat depo chalè mikrokapsil materyèl fini; pita, li devlope twal ki te ranpli avèk Solvang ak gaz inaktif nan fib kre. Teknoloji reprezantan Japon&# 39 a se kouch sispansyon mikrokapsil devlope pa endistri chimik Daiwa.
Kalite règleman tanperati nan twal fib
(1) Unidirectional tanperati-reglemante fib
Sa a ki kalite fib gen yon sèl fonksyon règleman tanperati, sa ki ka ogmante oswa diminye tanperati a. Youn nan se chofaj fib EKS la ak Softwarm ki te pwodwi pa Japon Toyobo co, Ltd; lòt la se fib pye koton swa ak jade fib ak fonksyon refwadisman. Paske yo sèlman gen yon efè règleman tanperati yon sèl-fason, fib sa yo gen enpèfeksyon evidan. Se poutèt sa, lè direksyon chanjman tanperati anviwònman an opoze ak direksyon ajisteman tanperati a, li pa pral fonksyone byen, e menm lakòz konsekans negatif.
(2) De-fason tanperati reglemante fib
Faz materyèl chanjman (Faz materyèl chanjman, refere yo kòm PCMs) ki ka poukont ajiste anviwònman yo frèt ak cho, gen de-fason ajisteman tanperati ak fonksyon adaptabilite. Atravè pwodiksyon ak pwosesis, PCM yo ajoute nan matris la fib nan yon sèten fòm teknolojik. Lè chanjman faz la rive nan tanperati, li ka aktivman anpeche fluctuations tanperati twòp nan rad la nan chofaj diskontinye. Se enèji nan pwosesis la faz chanjman ki estoke nan materyèl la faz chanjman ogmante kapasite chalè li yo; lè tanperati a anbyen gout, li pral intelijansman Li degaje enèji ki estoke li yo epi yo ka itilize repete nan yon anviwònman tanperati osilasyon, kidonk yo rele sa"
STFT' s faz chanjman mekanis ak tanperati regilasyon prensip
STFT yo rele tou fib èkondisyone. Mekanis chanjman faz nan STFT refere a lefèt ke nan sèten kondisyon, lè tanperati a nan sibstans ki sou sèten se fondamantalman chanje ak eta faz la chanje, chalè a inaktif nan chanjman faz se pi gwo pase chalè a sansib nan chanjman faz. Faz chanjman entèlijan tanperati-ajiste fib se yon nouvo kalite fib ki itilize chanjman faz materyèl lage oswa absòbe chalè inaktif kenbe tanperati a konstan. Chanjman faz la sitou manifeste kòm tranzisyon ant likid ak solid, oswa chanjman nan faz kristal-kristal, kristal-likid ak molekilè estrikti agrégation nan solid la, ak enèji tèmik la kenbe tanperati a.
(1) Faz tranzisyon mekanis nan STFT
Diferans ki genyen ant faz-chanjman entelijan tanperati-reglemante fib twal ak twal fib tradisyonèl manti nan mekanis nan prezèvasyon chalè diferan. Rad tradisyonèl izolasyon tèmik sitou itilize metòd izolasyon tèmik pou evite twòp rediksyon tanperati po, pandan ke mekanis izolasyon tèmik fib faz chanjman yo pa sansib a deformation, imidite ak presyon lè a, epi li pa santi li twò bouche oswa lou. Li ka bay kò imen an yon mikroklima konfòtab. anviwònman. Rezon ki fè la se ke PCMs bay règleman tèmik, pa izolasyon tèmik. Reyalizasyon sa a mekanis chanjman faz ak mekanis ajisteman tanperati a se ke nan yon anviwònman tèmik, lè tanperati a k ap fonn nan chanjman nan faz mwayen rive, kristal la nan chanjman nan faz chanje mwayen, ak chèn molekilè li yo genyen batay la fòs la intermolekilè, molekilè a distans ogmante, ak kristal la Fonn, fib la absòbe chalè; lè fib la antre nan yon anviwònman frèt ki sòti nan yon anviwònman cho, lè tanperati a pi ba pase pwen kristalizasyon mwayen chanjman faz la, chenn molekilè nan mwayen chanjman faz yo regilyèman ranje pou fòme kristal, ak fib la degaje chalè; faz chanjman depo enèji Nan fason sa a, fib la reyalize bi pou yo règleman tanperati pa absòbe ak divilge chalè.
(2) Prensip la nan règleman tanperati nan STFT
STFT soti nan mekanis faz chanjman PCMs nan twal fib la. Pwosesis la nan absòpsyon chalè ak lage chalè se otomatik, revèsib, ak san limit. Avantaj ki genyen nan prensip règleman tanperati li yo se: kontwòl tanperati pou balanse tanperati a ak kondisyon chalè ki apwopriye pou konfò tout jounen an; bon rezistans tanperati, bay yon efè refwadisman; absòbe chalè kò depase, epi lage li lè tanperati sifas kò a diminye, anpeche sifas kò a twò frèt.
Se poutèt sa, tekstil fib ki gen PCMs kenbe konstans nan tanperati kò ant kò imen an ak anviwònman an ekstèn kèlkeswa si tanperati a anviwònman ekstèn ogmante oswa diminye, kidonk kreye yon" microclimate anviwònman" pou kò imen an ki pa ni frèt ni cho.
(3) Estanda mezi kapasite regilasyon tanperati STFT
Fonksyon ajisteman tanperati fib entèlijan kontwòl tanperati a eksprime pa" Adaptatif Comfort Rating" (Adaptasyon Comfort Rating) valè, ki itilize pou mezire kapasite pwodwi&# 39 a pou absòbe, estoke ak divilge enèji lè sa apwopriye. Pi wo nivo ACR nan pwodwi a, li pi konfòtab. Valè ACR nan fib tradisyonèl yo fèmen nan zewo, e li difisil pou yo pou estoke chalè.
Seleksyon an ajisteman tanperati ak pèfòmans kalite materyèl PCMs
Tranzisyon faz refere a fenomèn ki eta faz nan sibstans ki sou sèten chanje nan yon tanperati sèten. Enèji absòbe oswa lage pandan chanjman faz yo rele faz chanjman chalè (yo rele tou chalè inaktif nan chanjman faz), ak kantite chalè absòbe ak lage pandan chanjman tanperati materyèl yo rele chalè sansib. Konpare ak chalè sansib, chalè faz chanjman pi gwo. Se poutèt sa, seleksyon an nan materyèl chanjman faz se premye etap la yo prepare entelijan tanperati-reglemante fib ak tekstil.
(1) Seleksyon materyèl kontwòl tanperati chanjman faz yo
Lè ou konsidere kondisyon espesyal nan aplikasyon fib ak pwosesis twal, pa gen anpil faz chanjman materyèl kontwòl tanperati ki ka itilize pou fib twal. Premye a tout, tanperati a kristalizasyon (kenbe tanperati) nan materyèl la faz chanjman yo ta dwe apwopriye ak apwopriye pou jaden an nan aplikasyon an. Lè w ap pran faz chanjman enèji fib depo a kòm yon egzanp, pi fò nan faz chanjman fib depo enèji yo rapòte twò lwen gen dezavantaj nan tanperati kristalizasyon twò wo, epi yo pa ka byen aplike nan jaden an nan rad rad; Dezyèmman, pwosesis la nan faz chanjman nan fib depo enèji, Faz materyèl chanjman yo sitou oligomèr, ak relativman ba pwa molekilè, ak estabilite chimik yo, estabilite tèmik, spinnability apre yo te fin konbine avèk matris la fib, elatriye yo dwe konsidere.
Prensip pou tès depistaj faz chanjman materyèl fib apwopriye pou tekstil: (1) Segondè dansite depo enèji. Faz materyèl chanjman an ta dwe gen yon volim inite ki pi wo, yon pi wo chalè inaktif nan chanjman faz pou chak mas inite ak yon pi gwo kapasite chalè espesifik. (2) Faz tanperati tranzisyon an. Pwen fizyon an ta dwe satisfè itilizasyon tekstil ak rad, epi ranje tanperati chanjman faz ki konsistan avèk tanperati itilizasyon an ta dwe chwazi selon diferan klima ak itilizasyon. (3) San danje epi serye. Pwopriyete chimik ak fizik materyèl chanjman faz yo estab, ki pa korozif, ki inofansif, ki pa toksik, epi ki pa ka pran dife. (4) konduktiviti tèmik. Faz materyèl chanjman an ta dwe gen yon gwo apwopriye konduktiviti tèmik, sansiblite segondè, epi yo dwe kapab absòbe ak lage chalè byen vit. (5) Pwosesis tranzisyon faz. Pwosesis chanjman faz la ta dwe konplètman revèsib epi sèlman ki gen rapò ak tanperati. (6) Chanjman volim. Lè faz la chanje, chanjman volim la piti. (7) Faz chanjman presyon. Presyon vapè ki koresponn lan nan tanperati k ap travay nan materyèl chanjman faz la ta dwe relativman ba. (8) Faz estabilite tranzisyon. Apre chanjman faz repete, pèfòmans nan depo chalè pouri ti kras. (9) Faz dansite tranzisyon an. Dansite nan de faz yo nan materyèl la faz chanjman yo ta dwe gwo ke posib, konsa tankou diminye pri pou peye pou veso a. (10) Faz chanjman supercooling. Ti undercooling ak to kwasans segondè kristal. (11) Ekonomikman posib.
Nan pwosesis devlopman aktyèl la, li trè difisil pou jwenn materyèl faz chanjman ki satisfè kondisyon ideyal sa yo. Se poutèt sa, moun souvan premye konsidere tanperati tranzisyon faz ki apwopriye a ak gwo faz tranzisyon chalè, ak Lè sa a, konsidere divès faktè konplè ki afekte rechèch ak aplikasyon yo.
(2) Kalite faz chanjman tanperati kontwòl materyèl yo
Se konsa, lwen, gen plis pase 500 sèl-kalite materyèl faz chanjman tèrmoregulasyon (PCMs) ki te devlope ak aplike, osi byen ke konpoze ak kalitatif materyèl faz tèrmoregulasyon chanjman ak karakteristik inik faz chanjman devlope ak aplike nan teknoloji konpoze. Kalite materyèl faz-reglemante tanperati reglemante kounye a devlope ak aplike yo se: ferDiferan klasifikasyon selon tanperati depo chalè materyèl yo: Dapre seri tanperati chanjman faz la, faz-chanjman tanperati reglemante materyèl yo ka divize an twa pi gwo faz-chanjman materyèl: tanperati ki wo, tanperati mwayen ak tanperati ki ba. Segondè tanperati faz chanjman materyèl sitou refere a kèk sèl fonn ak materyèl alyaj metal; mwayen tanperati materyèl faz chanjman sitou refere a kèk sèl kristal idrate, òganik ak materyèl polymère; tanperati ki ba materyèl faz chanjman sitou refere a materyèl tankou glas ak idrojèl. ②Diferan klasifikasyon selon fòm faz chanjman materyèl: Faz chanjman tanperati kontwòl materyèl yo ka divize an kat kategori: solid-solid faz chanjman, solid-likid faz chanjman, solid-gaz faz chanjman ak likid-gaz faz chanjman materyèl. Pami yo, solid-solid faz chanjman materyèl depo chalè a pa sibi yon chanjman faz, men fòm kristal chanjman faz chanjman materyèl la. Natirèlman, chalè tou absòbe ak lage pandan pwosesis la nan chanjman fòm kristal. ③Klasifye selon konpozisyon chimik nan materyèl la: inòganik faz chanjman materyèl (I-PCM), òganik faz chanjman materyèl (O-PCM), konpoze faz chanjman materyèl (C-PCM) ak kalitatif faz chanjman materyèl (Q-PCM).
Sa ki anba la a se yon deskripsyon materyèl chanjman faz pa klasifikasyon konpozisyon chimik:
A. Nòganik faz chanjman tanperati reglemante materyèl: materyèl inòganik faz chanjman sitou gen ladan sibstans inòganik tankou sèl kristal idrate, sèl fonn, ak alyaj metal. Ki pi tipik la nan sa yo se cristalline sèl idrate, ki gen yon gwo chalè nan fizyon ak yon pwen k ap fonn fiks yo. Sans li refere a tanperati a nan ki se dlo a kristal retire, ak dlo a kristal retire ka fonn sèl la ak absòbe chalè. Lè tanperati a bese, pwosesis ranvèse a rive, absòbe dlo kristal ak ègzotèrmik. Mekanis tranzisyon faz la eksprime jan sa a: AB · mH2O → AB + mH2O + Q, AB · mH2O → AB · pH2O + (mp) H2O + Q, kote m ak p se kantite dlo kristal, epi Q se chalè fizyon.
Sibstans ki pi souvan itilize nan kalite sa a se idrat yo nan metal alkali ak alkalin latè metal halid, sulfat, fosfat, nitrat, asetat ak kabonat, ak sa yo reprezantan yo se: Na2SO4 · 10H2O, Mg (NO3) 2 · 6H2O, MgCl2+ 6H2O, CaCl2 · 6H2O, CaBr2 · 6H2O, Zn (NO3) 2 · 6H2O, NH4Al (SO4) 2 · 12H2O, Na2S2O3 · 5H2O, elatriye.
B. Faz òganik chanjman tanperati kontwòl materyèl yo
Sa yo materyèl chanjman faz yo souvan itilize: parafin, asid karboksilik, ki pi wo idrokarbur alifatik, asid gra oswa Estè yo oswa sèl, alkòl, idrokarbur aromat, ketonn aromat, amid, freon ak asid karbonik polyhydroxy, elatriye; Anplis de sa, makromolekil gen ladan: polyolefins, polypolyols, polyenol, asid polyenoik, poliamid, ak lòt makromolekil.
C. Konpoze faz chanjman materyèl kontwòl tanperati
Konpozite faz chanjman materyèl kontwòl tanperati sitou refere a sistèm melanje jeneral oswa sistèm eutèktik nan konpoze binè oswa miltip ak pwopriyete ki sanble, solid-likid materyèl faz chanjman ki gen fòm ki estab, ak inòganik ak òganik konpoze materyèl faz chanjman. Materyèl chanjman faz konpoze jeneralman gen de fòm: yon sèl se yon melanj de materyèl chanjman faz; lòt la se yon materyèl ki gen fòm faz chanjman. Malgre ke melanje nan de materyèl sa yo faz chanjman se senp yo fabrike, li gen dezavantaj yo nan materyèl faz jeneral chanjman, tankou bezwen an pou enkapsulasyon, ki se tendans flit ak danjere yo itilize.
D. Kalitatif faz chanjman materyèl kontwòl tanperati
Sa a kalite materyèl faz chanjman tanperati kontwòl se yon materyèl melanje tanperati kontwòl ki konpoze de materyèl faz chanjman ak polymère. Faz materyèl chanjman an se jeneralman parafin asid òganik, elatriye materyèl la polymère se jeneralman HDPE (PE-wo dansite, ki te gen yon pi wo pwen k ap fonn, Kòm yon sipò), se lèt la itilize kòm yon sipò ak sele materyèl ki gen faz la chanje materyèl nan chak nan mikwo-espas li yo. Se poutèt sa, lè materyèl la faz chanjman sibi yon chanjman faz, faz la kalitatif chanjman tanperati kontwòl materyèl ka kenbe yon fòm sèten, e pa gen okenn materyèl faz chanjman pral koule.
Konpare ak materyèl òdinè faz chanjman, règleman tanperati chanjman faz kalitatif pa mande pou ekipman anbalaj, ki diminye depans anbalaj ak difikilte anbalaj, evite risk pou yo flit materyèl, ogmante sekirite nan itilizasyon materyèl, ak diminye rezistans nan transfè chalè nan veso a, Ki se fezab nan echanj la chalè ant materyèl la faz chanjman ak likid la transfè chalè.
(3) Chanjman faz tanperati reglemante materyèl yo itilize pou fib twal
Depi kò prensipal la nan atik sa a eksplike ke twal fib PCMs sitou rezoud tanperati a faz chanjman ak enèji ki kò imen an se konfòtab yo mete, se konsa materyèl yo faz faz aplikab (PCMs) yo trè limite. Koulye a, prensipal PCMs entènasyonalman devlope yo klase jan sa a selon kalite yo, konpozisyon ak pèfòmans:
①Nòganik materyèl faz chanjman (I-PCM)
Konpozisyon: tankou sèl idrate Na2HPO4 · 12H2O, CaCl2 · 6H2O, Na2SO4 · 10H2O, elatriye Pèfòmans li: tanperati ki anba a 35 ℃; enèji 120J / g ～ 300J / g; mak siklik {{14}}; mak reponn ++; karakteristik yo se pri ki ba, gwo dansite depo chalè, gwo konduktiviti tèmik; pwoblèm nan se konsantrasyon enèji ak subcooling Gwo, fasil separe soti, pòv pèfòmans depo chalè.
MaterialsOrganik materyèl faz chanjman (O-PCM)
A. Konpozisyon: idrokarbone parafin, òganik grès CnH2n+2, CnH2nO2, elatriye pèfòmans li yo: tanperati 18 ℃ ～ 40 ℃; enèji 200J / g ～ 300J / g; siklite make +++; mak reyaksyon ++; karakteristik la se ke chalè a nan fizyon se gwo, men li se frèt epi yo pa presipite; pwoblèm nan se ke konduktiviti nan tèmik se ti, Dansite a se ti.
B. Konpozisyon: Polyol: PG, NPG, PEG, elatriye Pèfòmans li: tanperati 24 ℃ ～ 40 ℃; enèji 100J / g ～ 300J / g; sik mak ++++; mak reponn ++; karakteristik yo se ti deformation ak subcooling, segondè efikasite tèmik, lavi ki long; pwoblèm nan se tanperati ki wo se kristal plastik, fasil pèt temèt.
③Konpoze materyèl faz chanjman (C-PCM)
Konpozisyon: inòganik, konpoze òganik, depo enèji materyèl konpoze (CESM), elatriye pèfòmans li: tanperati -140 ℃ ℃ 670 ℃; enèji 100J / g ～ 500J / g; make siklik ++++; regilye nèf semenn klas ++++; karakteristik gwo dansite depo enèji, transfè rapid chalè, ki estab, fasil pou trete.
(4) Metòd tès pou estabilite tanperati règleman nan materyèl faz chanjman
Estabilite tanperati regilasyon se avantou prensipal pou itilize materyèl chanjman faz nan tekstil fib, espesyalman estabilite tanperati regilasyon materyèl chanjman faz konpoze (C-PCM) ak materyèl faz chanjman kalitatif (Q-PCM). Yon chanjman faz prezante anba a. Metòd tès la pou estabilite nan tanperati-reglemante materyèl konpoze gen ladan pwosedi sa yo:
①Prepare echantiyon yo: dispèse pwa estanda faz-chanjman tanperati-reglemante materyèl la konpoze respire nan zòn nan tès nan faz-chanjman tanperati-reglemante materyèl la konpoze nan sant la nan papye a filtre estanda yo prepare echantiyon an yo dwe teste;
②Kwit echantiyon an: deplase echantiyon an yo dwe teste nan fou a ak kwit li nan yon tanperati konstan nan 40 ℃ ～ 50 ℃ pou 5-12 èdtan, Lè sa a, pran echantiyon tès la;
③Obsève echantiyon an: Obsève èksudasyon nan faz-chanjman tanperati-reglemante eleman likid likid la deyò zòn nan tès la nan faz-chanjman tanperati-reglemante materyèl la konpoze sou papye a filtre, ak mezire dyamèt yo maksimòm ak minimòm de sèk la èksudasyon ki te fòme deyò zòn tès la. Se dyamèt an mwayèn nan sèk la èkspirasyon kalkile nan dyamèt la maksimòm ak dyamèt la minimòm nan sèk la èkspirasyon.