文章核心观点 - 文章是一篇关于相变储能材料封装技术的综述，系统阐述了微胶囊封装、多孔载体封装及其他封装方法的技术原理、材料选择、工艺对比及性能表现，旨在解决相变材料易泄漏和导热性差的核心问题，并展示了其在热管理、储能等领域的应用潜力 [1][8] 相变材料封装概述 - 封装的核心目的是防止相变材料泄漏、降低其与环境反应性并提高热导率 [1] - 传统方法通过添加高热导率填料改善导热，但存在填料分散随机、复合材料形状不稳定的问题 [1] - 新型复合相变材料包括微胶囊、纳米、多孔及固-固相变复合材料，其中微胶囊和多孔载体封装是固-液相变材料封装的两种常用手段 [1] 微胶囊封装 - 微胶囊封装相变材料由PCMs核与聚合物或无机材料壳组成，尺度通常在1~1000μm，能防止泄漏并提供更大比表面积以提高热响应和换热效率 [2] - 壳材料分为有机类、无机类及有机-无机杂化类，有机壳常用蜜胺树脂、聚氨酯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯，无机壳最常用SiO₂ [3] - 制备方法主要分为物理法、化学法和物理化学法，常见方法包括喷雾干燥、界面聚合、悬浮聚合、乳液聚合、复凝聚和溶液-凝胶法 [4] - 不同封装方法在粒径范围、封装率等方面存在差异，例如喷雾干燥法封装率38%~63%，界面聚合法封装率15%~88% [6] - 喷雾干燥法成本低、易于规模化，但封装率相对较低；化学法如原位聚合封装率更高更可控，但过程复杂，可能残留单体 [6][7] - 具体案例：使用无乳化剂的皮克林乳液原位聚合法制备的微胶囊，封装率达87%和84.3%，相变循环200次后焓值损失仅0.03% [7] 多孔载体封装 - 多孔三维骨架能通过毛细管效应等提供固载稳定性，并高效传导热量，依据孔径分为大孔、介孔、微孔和层次多孔材料 [8] - 常用多孔载体材料包括金属泡沫、高分子多孔材料、碳基三维多孔材料和多孔陶瓷材料 [8] - 主要封装方法有直接浸渍法、真空吸附法和原位组装法 [8] - **直接浸渍法**：案例显示，正十八烷/介孔二氧化硅复合材料储热容量最大为135.6 J/g，结晶度83.5%，在1000次热循环后表现稳定 [9] - **真空吸附法**：可提高封装率，案例中以活性炭泡沫封装聚乙二醇400，热导率达0.411 W/(m·K)，比纯PEG400提高82.66% [10] - **原位组装法**：案例中石蜡/膨胀石墨复合材料在92%石蜡载荷下无泄漏，热导率达3.7 W/(m·K)，是纯石蜡的16.2倍，热循环后容量保持率近100% [11] - 多孔载体选择至关重要：金属泡沫热导率高，铜基泡沫达398 W/(m·K)；碳基材料如膨胀石墨是理想载体；陶瓷材料成本低廉；聚合物基材料如新型SMI气凝胶热导率仅0.0274 W/(m·K)且可回收 [13][14] - 多孔结构设计影响性能：模拟显示孔隙率对相变过程影响大于孔隙密度，孔隙率从0.97降至0.80可使相变熔化时间缩短41.7%，储能率从纯PCM的1.1倍增至1.9倍 [15] 其他封装方法 - **纤维封装**：利用纤维高比表面积封装PCMs，常用静电纺丝法，平均PCMs负载率约50%，案例中月桂酸/聚苯乙烯芯鞘纤维相变焓136.6 J/g [16] - **固-固相变材料**：相变过程无泄漏，结构稳定，制备方法包括利用分子结晶相变或化学键合，案例中超分子固-固PCMs相变潜热达142.5 J/g，用于锂电池热管理可使工作温度降低23℃ [17] - **金属基固-固相变材料**：如镍锰钛合金，相变温度在290~500℃可调，在1000次热循环中表现稳定 [18] 行业活动信息 - 第三届相变材料创新与应用论坛定于2026年4月16-18日在广州召开，旨在促进行业交流与合作 [18]