Materiais de mudança de fase (PCMs) são amplamente utilizados principalmente porque fornecem soluções únicas e eficazes no gerenciamento de energia, controle de temperatura, e proteção ambiental. Abaixo está uma explicação detalhada das principais razões para o uso de materiais de mudança de fase:
1. Armazenamento de energia eficiente
Os materiais de mudança de fase podem absorver ou liberar uma grande quantidade de energia térmica durante o processo de mudança de fase. Esta característica os torna eficientes de armazenamento de energia térmica. Por exemplo, Quando há radiação solar suficiente durante o dia, Os materiais de mudança de fase podem absorver e armazenar energia térmica; À noite ou em clima frio, Esses materiais podem liberar energia térmica armazenada para manter o calor do meio ambiente.
2. Controle de temperatura estável
No ponto de transição de fase, Os materiais de mudança de fase podem absorver ou liberar calor em temperaturas quase constantes. Isso torna os PCMs muito adequados para aplicações que requerem controle preciso de temperatura, como transporte farmacêutico, Gerenciamento térmico de dispositivos eletrônicos, e regulação de temperatura interna em edifícios. Nessas aplicações, Materiais de mudança de fase ajudam a reduzir o consumo de energia e melhorar a eficiência geral do sistema.
3. Melhorar a eficiência energética e reduzir o consumo de energia
No campo da arquitetura, A integração de materiais de mudança de fase nas estruturas de construção pode melhorar significativamente a eficiência energética. Esses materiais podem absorver o excesso de calor durante o dia, reduzindo o ônus do ar condicionado; À noite, libera calor e reduz a demanda de aquecimento. Esta função de regulação térmica natural reduz a dependência do equipamento tradicional de aquecimento e resfriamento, reduzindo assim o consumo de energia.
4. Ambientalmente amigável
Os materiais de mudança de fase são compostos principalmente de materiais orgânicos ou sais inorgânicos, a maioria dos quais é ambientalmente amigável e reciclável. O uso de PCMs pode ajudar a reduzir as emissões de gases de efeito estufa e o consumo de combustível fóssil, contribuindo para a proteção ambiental e alcançar objetivos de desenvolvimento sustentável.
5. Aprimore o desempenho e o conforto do produto
O uso de materiais de mudança de fase em produtos de consumo, como roupas, colchões, ou móveis podem proporcionar conforto adicional. Por exemplo, O uso de PCMs em roupas pode regular o calor de acordo com as mudanças na temperatura corporal, Mantendo uma temperatura confortável para o usuário. Usá -lo em um colchão pode fornecer uma temperatura de sono mais ideal à noite.
6. Flexibilidade e adaptabilidade
Os materiais de mudança de fase podem ser projetados em diferentes formas e tamanhos para atender a vários requisitos de aplicação. Eles podem ser transformados em partículas, filmes, ou integrado em outros materiais, como concreto ou plástico, fornecendo um alto grau de flexibilidade e adaptabilidade para uso.
7. Melhorar os benefícios econômicos
Embora o investimento inicial em materiais de mudança de fase possa ser alto, Seus benefícios a longo prazo para melhorar a eficiência energética e reduzir os custos operacionais são significativos. Reduzindo a dependência da energia tradicional, Os materiais de mudança de fase podem ajudar a reduzir os custos de energia e fornecer retornos econômicos.
Resumindo, O uso de materiais de mudança de fase pode fornecer soluções eficazes de gerenciamento térmico, Aprimore a funcionalidade e o conforto do produto, e ajudar a promover o desenvolvimento sustentável
Várias classificações principais e suas respectivas características de materiais de mudança de fase
Materiais de mudança de fase (PCMs) pode ser dividido em várias categorias com base em suas características de composição química e mudança de fase, cada um com vantagens e limitações de aplicação específicas. Esses materiais incluem principalmente PCMs orgânicos, PCMs inorgânicos, PCMs baseados em bio, e PCMS composto. Abaixo está uma introdução detalhada às características de cada tipo de material de mudança de fase:
1. Materiais de mudança de fase orgânica
Os materiais de mudança de fase orgânica incluem principalmente dois tipos: parafina e ácidos graxos.
-Parafina:
-Características: Alta estabilidade química, boa reutilização, e fácil ajuste do ponto de fusão, alterando o comprimento das correntes moleculares.
-Desvantagem: A condutividade térmica é baixa, e pode ser necessário adicionar materiais condutores térmicos para melhorar a velocidade de resposta térmica.
-Ácidos graxos:
-Características: Tem um calor latente mais alto que a parafina e uma ampla cobertura de ponto de fusão, Adequado para vários requisitos de temperatura.
-Desvantagens: Alguns ácidos graxos podem sofrer separação de fases e são mais caros que a parafina.
2. Materiais de mudança de fase inorgânica
Os materiais de mudança de fase inorgânicos incluem soluções salinas e sais de metal.
-Solução de água salgada:
-Características: Boa estabilidade térmica, Alto calor latente, e baixo custo.
-Desvantagens: Durante o congelamento, a delaminação pode ocorrer e é corrosivo, exigindo materiais de contêiner.
-Sais de metal:
-Características: Alta temperatura de transição de fase, Adequado para armazenamento de energia térmica de alta temperatura.
-Desvantagens: Também há problemas de corrosão e a degradação do desempenho pode ocorrer devido a fusão e solidificação repetidas.
3. Materiais de mudança de fase biológica
Materiais de mudança de fase biológica são PCMs extraídos da natureza ou sintetizados através da biotecnologia.
-Características:
-Ambientalmente amigável, biodegradável, livre de substâncias nocivas, Atendendo às necessidades do desenvolvimento sustentável.
-Pode ser extraído de matérias -primas de plantas ou animais, como óleo vegetal e gordura animal.
-Desvantagens:
-Pode haver problemas com altos custos e limitações de origem.
-A estabilidade térmica e a condutividade térmica são menores que os PCMs tradicionais, e pode exigir suporte de modificação ou material composto.
4. Materiais de mudança de fase composta
Materiais de mudança de fase composta combinam PCMs com outros materiais (como materiais condutores térmicos, Materiais de suporte, etc.) para melhorar certas propriedades dos PCMs existentes.
-Características:
-Combinando com altos materiais de condutividade térmica, A velocidade de resposta térmica e a estabilidade térmica podem ser significativamente melhoradas.
-A personalização pode ser feita para atender aos requisitos de aplicativos específicos, como melhorar a resistência mecânica ou melhorar a estabilidade térmica.
-Desvantagens:
-O processo de preparação pode ser complexo e caro.
-São necessárias técnicas de correspondência e processamento de materiais precisos.
Esses materiais de mudança de fase têm suas vantagens únicas e cenários de aplicação. A seleção do tipo PCM apropriado geralmente depende dos requisitos de temperatura do aplicativo específico, orçamento de custo, considerações de impacto ambiental, e vida de serviço esperada. Com o aprofundamento da pesquisa e o desenvolvimento da tecnologia, O desenvolvimento de materiais de mudança de fase
O escopo do aplicativo deve expandir ainda mais, especialmente em armazenamento de energia e gerenciamento de temperatura.
Qual é a diferença entre materiais de mudança de fase orgânica e materiais de mudança de fase infinita?
Materiais Orgânicos de Mudança de Fase, PCMs e materiais inorgânicos de mudança de fase são tecnologias usadas para armazenamento de energia e controle de temperatura, que absorvem ou liberam calor convertendo entre os estados sólido e líquido. Cada um desses dois tipos de materiais tem características e áreas de aplicação próprias., e a seguir estão algumas das principais diferenças entre eles:
1. Composição química:
-Materiais de mudança de fase orgânica: principalmente incluindo parafina e ácidos graxos. Esses materiais geralmente apresentam boa estabilidade química e não se decompõem durante os processos de fusão e solidificação..
-Materiais de mudança de fase inorgânica: incluindo soluções salinas, metais, e sais. Este tipo de material possui uma ampla gama de pontos de fusão, e um ponto de fusão apropriado pode ser selecionado de acordo com as necessidades.
2. Desempenho térmico:
-Materiais de mudança de fase orgânica: geralmente têm menor condutividade térmica, mas maior calor latente durante a fusão e solidificação, o que significa que eles podem absorver ou liberar uma grande quantidade de calor durante a mudança de fase.
-Materiais de mudança de fase inorgânica: Em contraste, esses materiais normalmente têm maior condutividade térmica, permitindo uma transferência de calor mais rápida, mas seu calor latente pode ser menor que o dos materiais orgânicos.
3. Estabilidade do ciclo:
-Materiais de mudança de fase orgânica: têm boa estabilidade de ciclagem e podem suportar vários processos de fusão e solidificação sem degradação significativa ou alteração no desempenho.
-Materiais de mudança de fase inorgânica: pode apresentar alguma decomposição ou degradação de desempenho após vários ciclos térmicos, especialmente aqueles materiais que são propensos à cristalização.
4. Custo e disponibilidade:
-Materiais de mudança de fase orgânica: Geralmente são caros, mas devido à sua estabilidade e eficiência, seu custo de uso a longo prazo pode ser relativamente baixo.
-Materiais de mudança de fase inorgânica: Esses materiais geralmente são de baixo custo e fáceis de produzir em larga escala., mas pode exigir substituição ou manutenção mais frequente.
5. Áreas de aplicação:
-Materiais de mudança de fase orgânica: Devido à sua estabilidade e boas propriedades químicas, eles são frequentemente usados na regulação de temperatura de edifícios, roupas, roupa de cama, e outros campos.
-Materiais de mudança de fase inorgânica: comumente usado em aplicações industriais, como armazenamento de energia térmica e sistemas de recuperação de calor residual, que podem utilizar sua alta condutividade térmica e faixa de ponto de fusão.
Resumindo, ao selecionar materiais de mudança de fase orgânicos ou inorgânicos, fatores como requisitos específicos de aplicação, orçamento, e o desempenho térmico esperado precisam ser considerados. Cada material tem suas vantagens e limitações exclusivas, adequado para diferentes cenários de aplicação.
