แนวโน้มการพัฒนาไฟเบอร์ควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะสำหรับการเปลี่ยนเฟสระหว่างประเทศ

เส้นใยและสิ่งทอควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะเป็นผลิตภัณฑ์ไฮเทคที่พัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็วในปี 1990 และเต็มไปด้วยพลัง มันไม่เพียงแต่สามารถปรับปรุงความสบายของเสื้อผ้าเท่านั้น แต่ยังมีมูลค่าเพิ่มสูงและสามารถบรรลุผลประโยชน์ที่สูงได้ ด้วยการแนะนำเทคโนโลยีชั้นสูงและใหม่อย่างต่อเนื่องในด้านนี้ ความต้องการของผู้คน' สำหรับเสื้อผ้าระดับไฮเอนด์และการใช้งานได้เพิ่มขึ้น การพัฒนารูปแบบใหม่ของผ้าใยแก้วควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะแบบเปลี่ยนเฟสมีแนวโน้มการพัฒนาที่ดีและแนวโน้มการใช้งานในวงกว้าง

ประวัติการพัฒนาของการเปลี่ยนเฟสอัจฉริยะควบคุมอุณหภูมิไฟเบอร์reg

เส้นใยเปลี่ยนเฟสเป็นเส้นใยหน้าที่เก็บความร้อนและควบคุมอุณหภูมิชนิดหนึ่งที่พัฒนาขึ้นโดยใช้ลักษณะของการปล่อยหรือดูดซับความร้อนแฝง และรักษาอุณหภูมิให้คงที่ในระหว่างการเปลี่ยนเฟสของวัสดุ

การวิจัยเกี่ยวกับการเปลี่ยนเฟสของเส้นใยควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะที่มีต้นกำเนิดในสหรัฐอเมริกาในปี 1980 ไฟเบอร์ควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะที่ใช้เส้นใยอะครีลิค Outlast ตัวแรกที่พัฒนาโดยโครงการวิจัยการบินและอวกาศแห่งชาติได้มาจากการเพิ่มไมโครแคปซูลที่เคลือบด้วยพาราฟินไฮโดรคาร์บอนของวัสดุเปลี่ยนเฟสลงในสารละลายปั่นเส้นใยอะครีลิค เสื้อแจ็คเก็ตที่พัฒนาขึ้นโดยแผนรายเดือนสำหรับเสื้อผ้านักบินอวกาศและการป้องกันเครื่องมือที่มีความแม่นยำในการทดลองในอวกาศ ได้รับการพัฒนาอย่างประสบความสำเร็จในปี 1988 และใช้งานเชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรกในปี 1994 ในปี 1997 สำนักงานอวกาศสหรัฐได้ก่อตั้ง Gateway ซึ่งเป็นบริษัทที่เชี่ยวชาญด้าน การพัฒนาและวิจัยเส้นใยควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะ เส้นใยอะครีลิค Outlast ได้รับการจดทะเบียนเป็น Outlast ซึ่งได้รับการพัฒนาสำหรับเสื้อผ้าทั่วไป และจำหน่ายในตลาดสหรัฐอเมริกาและยุโรป ตั้งแต่นั้นมา German Kelheim Fiber Company และ Outlast Company ก็ได้ร่วมมือกันพัฒนาเส้นใยวิสโคสของ Outlast ในความเป็นจริง ได้มาจากการเพิ่มไมโครแคปซูลของวัสดุสำหรับเปลี่ยนเฟสลงในสารละลายปั่นของเส้นใยวิสโคส ฉนวนกันความร้อนมีผลถึง 42.5% และได้รับการจดสิทธิบัตรแล้ว .

ปัจจุบันวัสดุเปลี่ยนเฟสถูกใช้ในการพัฒนาและการประยุกต์ใช้เส้นใยควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะสำหรับการเปลี่ยนเฟส สหรัฐอเมริกาและสวิตเซอร์แลนด์มีความเป็นผู้ใหญ่มากขึ้นในต่างประเทศ เส้นใยควบคุมอุณหภูมิที่ผลิตส่วนใหญ่เป็นเทคโนโลยีการปั่นไมโครแคปซูล ยุโรปและญี่ปุ่นก็มีงานวิจัยในด้านนี้เช่นกัน . เยอรมนีเป็นประเทศแรกที่ประสบความสำเร็จในการพัฒนาวัสดุตกแต่งไมโครแคปซูลเก็บความร้อนโซเดียมซัลเฟต ต่อมาได้พัฒนาผ้าที่เต็มไปด้วยตัวทำละลายและก๊าซเฉื่อยในเส้นใยกลวง เทคโนโลยีที่เป็นตัวแทนของประเทศญี่ปุ่น' คือการเคลือบไมโครแคปซูลที่พัฒนาขึ้นโดย Daiwa Chemical Industry

ประเภทของการควบคุมอุณหภูมิของผ้าไฟเบอร์

(1) ไฟเบอร์ควบคุมอุณหภูมิทิศทางเดียว

เส้นใยชนิดนี้มีฟังก์ชันควบคุมอุณหภูมิเดียว ซึ่งสามารถเพิ่มหรือลดอุณหภูมิได้ หนึ่งคือเส้นใยความร้อน EKS และ Softwarm ที่ผลิตโดย Japan Toyobo Co., Ltd.; อีกส่วนหนึ่งเป็นเส้นใยแฟลกซ์และใยหยกที่มีฟังก์ชั่นระบายความร้อน เนื่องจากมีผลการควบคุมอุณหภูมิทางเดียว เส้นใยเหล่านี้จึงมีข้อบกพร่องที่เห็นได้ชัด ดังนั้นเมื่อทิศทางของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมอยู่ตรงข้ามกับทิศทางของการปรับอุณหภูมิ มันจะทำงานได้ไม่ดีและอาจส่งผลเสียตามมาได้

(2) ไฟเบอร์ควบคุมอุณหภูมิแบบสองทาง

วัสดุเปลี่ยนเฟส (วัสดุเปลี่ยนเฟสเรียกว่า PCM) ที่สามารถปรับสภาพแวดล้อมที่เย็นและร้อนได้อย่างอิสระ มีฟังก์ชั่นการปรับอุณหภูมิและการปรับตัวแบบสองทาง ผ่านการผลิตและการประมวลผล PCMs จะถูกเพิ่มลงในเมทริกซ์ไฟเบอร์ในรูปแบบเทคโนโลยีบางอย่าง เมื่อถึงการเปลี่ยนเฟส ที่อุณหภูมิ มันสามารถป้องกันความผันผวนของอุณหภูมิที่มากเกินไปในเสื้อผ้าผ่านการให้ความร้อนแบบไม่ต่อเนื่อง พลังงานของกระบวนการเปลี่ยนเฟสถูกเก็บไว้ในวัสดุเปลี่ยนเฟสเพื่อเพิ่มความจุความร้อน เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมลดลง มันจะปล่อยพลังงานที่เก็บไว้อย่างชาญฉลาด และสามารถใช้ซ้ำได้ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นของอุณหภูมิ จึงเรียกว่า"การแปลงไฟเบอร์เทอร์โมสตัตอัจฉริยะ (STFT)"

STFT' กลไกการเปลี่ยนเฟสและหลักการควบคุมอุณหภูมิ

STFT เรียกอีกอย่างว่าไฟเบอร์เครื่องปรับอากาศ กลไกการเปลี่ยนเฟสของ STFT หมายถึงความจริงที่ว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ เมื่ออุณหภูมิของสารบางชนิดโดยทั่วไปไม่เปลี่ยนแปลงและสถานะเฟสเปลี่ยนแปลง ความร้อนแฝงของการเปลี่ยนแปลงเฟสจะมากกว่าความร้อนที่รับรู้ได้ของการเปลี่ยนเฟสมาก ไฟเบอร์ปรับอุณหภูมิอัจฉริยะสำหรับเปลี่ยนเฟสเป็นไฟเบอร์ชนิดใหม่ที่ใช้การเปลี่ยนเฟสของวัสดุเพื่อปล่อยหรือดูดซับความร้อนแฝงเพื่อให้อุณหภูมิคงที่ การเปลี่ยนแปลงเฟสส่วนใหญ่แสดงให้เห็นเป็นการเปลี่ยนแปลงระหว่างของเหลวและของแข็ง หรือการเปลี่ยนแปลงของเฟสโครงสร้างการรวมตัวของผลึกคริสตัล คริสตัลเหลว และโมเลกุลในของแข็ง และพลังงานความร้อนจะรักษาอุณหภูมิไว้

(1) กลไกการเปลี่ยนเฟสของ STFT

ความแตกต่างระหว่างผ้าใยแก้วควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะแบบเปลี่ยนเฟสกับผ้าใยแก้วแบบดั้งเดิมนั้นอยู่ในกลไกการเก็บความร้อนที่แตกต่างกัน เสื้อผ้าฉนวนกันความร้อนแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ใช้วิธีฉนวนกันความร้อนเพื่อหลีกเลี่ยงการลดอุณหภูมิผิวที่มากเกินไป ในขณะที่กลไกการฉนวนกันความร้อนของเส้นใยเปลี่ยนเฟสจะไม่ไวต่อการเปลี่ยนรูป ความชื้น และความดันอากาศ และไม่รู้สึกอับหรือหนักเกินไป มันสามารถให้ร่างกายมนุษย์มีปากน้ำที่สะดวกสบาย สภาพแวดล้อม เหตุผลก็คือ PCM ให้การควบคุมความร้อน ไม่ใช่ฉนวนกันความร้อน กลไกการเปลี่ยนเฟสและกลไกการปรับอุณหภูมิเกิดขึ้นได้คือในสภาพแวดล้อมทางความร้อน เมื่อถึงอุณหภูมิหลอมเหลวของตัวกลางสำหรับการเปลี่ยนเฟส คริสตัลของตัวกลางเปลี่ยนเฟสจะเปลี่ยนไป และสายโซ่โมเลกุลของมันจะเอาชนะแรงระหว่างโมเลกุล โมเลกุล ระยะทางเพิ่มขึ้นและคริสตัลหลอมละลายเส้นใยดูดซับความร้อน เมื่อเส้นใยเข้าสู่สภาพแวดล้อมที่เย็นจากสภาพแวดล้อมที่ร้อน เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าจุดตกผลึกของตัวกลางสำหรับการเปลี่ยนเฟส โซ่โมเลกุลในตัวกลางสำหรับการเปลี่ยนเฟสจะถูกจัดเรียงอย่างสม่ำเสมอเพื่อสร้างผลึก และเส้นใยจะปล่อยความร้อน การเก็บพลังงานเพื่อเปลี่ยนเฟส ด้วยวิธีนี้ เส้นใยจึงบรรลุวัตถุประสงค์ของการควบคุมอุณหภูมิโดยการดูดซับและปล่อยความร้อน

(2) หลักการควบคุมอุณหภูมิของ STFT

STFT มาจากกลไกการเปลี่ยนเฟสของ PCM ในผ้าใยแก้ว กระบวนการดูดซับความร้อนและการปล่อยความร้อนเป็นไปโดยอัตโนมัติ ย้อนกลับได้ และไม่จำกัด ข้อดีของหลักการควบคุมอุณหภูมิคือ การควบคุมอุณหภูมิเพื่อให้อุณหภูมิสมดุลและความต้องการความร้อนที่เหมาะสมกับความสบายตลอดวัน ทนต่ออุณหภูมิได้ดี ให้ผลเย็น; ดูดซับความร้อนส่วนเกินในร่างกาย และปล่อยเมื่ออุณหภูมิผิวกายลดลง ป้องกันไม่ให้ผิวกายเย็นเกินไป

ดังนั้น เส้นใยสิ่งทอที่มี PCM รักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ระหว่างร่างกายมนุษย์กับสภาพแวดล้อมภายนอก ไม่ว่าอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมภายนอกจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงก็ตาม จึงสร้าง"สภาพแวดล้อม microclimate" สำหรับร่างกายมนุษย์ที่ไม่เย็นไม่ร้อน

(3) มาตรฐานการวัดความสามารถในการควบคุมอุณหภูมิ STFT

ฟังก์ชันการปรับอุณหภูมิของไฟเบอร์ควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะแสดงโดย"Adaptive Comfort Rating" (Adaptive Comfort Rating) ซึ่งใช้วัดความสามารถในการดูดซับ กักเก็บ และปลดปล่อยพลังงานของผลิตภัณฑ์&ได้ตามความเหมาะสม ยิ่งระดับ ACR ของผลิตภัณฑ์สูงขึ้นเท่าใด ก็ยิ่งสะดวกสบายมากขึ้นเท่านั้น ค่า ACR ของเส้นใยแบบดั้งเดิมนั้นใกล้เคียงกับศูนย์ และเป็นการยากที่จะเก็บความร้อนไว้

การเลือกการปรับอุณหภูมิและประสิทธิภาพของวัสดุ PCM

การเปลี่ยนเฟสหมายถึงปรากฏการณ์ที่สถานะเฟสของสารบางชนิดเปลี่ยนแปลงที่อุณหภูมิหนึ่ง พลังงานที่ดูดซับหรือปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนเฟสเรียกว่าความร้อนจากการเปลี่ยนเฟส (เรียกอีกอย่างว่าความร้อนแฝงของการเปลี่ยนแปลงเฟส) และปริมาณความร้อนที่ดูดซับและปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของวัสดุเรียกว่าความร้อนที่รับรู้ ความร้อนจากการเปลี่ยนเฟสจะสูงกว่ามากเมื่อเทียบกับความร้อนที่รับรู้ได้ ดังนั้น การเลือกวัสดุสำหรับเปลี่ยนเฟสจึงเป็นขั้นตอนแรกในการเตรียมเส้นใยและสิ่งทอควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะ

(1) การเลือกวัสดุควบคุมอุณหภูมิที่เปลี่ยนเฟส

เมื่อพิจารณาถึงข้อกำหนดพิเศษของการใช้เส้นใยและการแปรรูปผ้า จึงไม่มีวัสดุควบคุมอุณหภูมิแบบเปลี่ยนเฟสจำนวนมากที่สามารถใช้สำหรับเส้นใยผ้าได้ ประการแรก อุณหภูมิการตกผลึก (อุณหภูมิคงค้าง) ของวัสดุเปลี่ยนเฟสควรมีความเหมาะสมและเหมาะสมกับการใช้งาน ยกตัวอย่าง เส้นใยเก็บพลังงานสำหรับเปลี่ยนเฟสส่วนใหญ่ที่รายงานจนถึงขณะนี้มีข้อเสียของอุณหภูมิการตกผลึกที่สูงเกินไป และไม่สามารถนำมาใช้ได้ดีในด้านเส้นใยเสื้อผ้า ประการที่สอง กระบวนการผลิตของเส้นใยเก็บพลังงานสำหรับเปลี่ยนเฟส วัสดุเปลี่ยนเฟสส่วนใหญ่เป็นโอลิโกเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างต่ำ และต้องพิจารณาถึงความเสถียรทางเคมี ความเสถียรทางความร้อน ความสามารถในการปั่นด้ายหลังจากรวมกับเมทริกซ์ไฟเบอร์ ฯลฯ

หลักการคัดเลือกวัสดุเส้นใยเปลี่ยนเฟสที่เหมาะสมสำหรับสิ่งทอ: (1) ความหนาแน่นของการจัดเก็บพลังงานสูง วัสดุสำหรับเปลี่ยนเฟสควรมีปริมาตรหน่วยที่สูงกว่า ความร้อนแฝงที่สูงขึ้นของการเปลี่ยนแปลงเฟสต่อมวลหน่วย และความจุความร้อนจำเพาะที่มากขึ้น (2) อุณหภูมิการเปลี่ยนเฟส จุดหลอมเหลวควรเป็นไปตามการใช้สิ่งทอและเสื้อผ้า และควรเลือกช่วงอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสที่สอดคล้องกับอุณหภูมิการใช้งานตามสภาพอากาศและการใช้งานที่แตกต่างกัน (3) ปลอดภัยและเชื่อถือได้ คุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของวัสดุเปลี่ยนเฟสมีความคงตัว ไม่กัดกร่อน ไม่เป็นอันตราย ไม่เป็นพิษ และไม่ติดไฟ (4) การนำความร้อน วัสดุเปลี่ยนเฟสควรมีการนำความร้อนที่เหมาะสมมาก มีความไวสูง และสามารถดูดซับและปล่อยความร้อนได้อย่างรวดเร็ว (5) กระบวนการเปลี่ยนเฟส กระบวนการเปลี่ยนเฟสควรย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์และเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิเท่านั้น (6) การเปลี่ยนแปลงระดับเสียง เมื่อเฟสเปลี่ยน ระดับเสียงจะเปลี่ยนไปเล็กน้อย (7) แรงดันเปลี่ยนเฟส ความดันไอที่สอดคล้องกันที่อุณหภูมิการทำงานของวัสดุเปลี่ยนเฟสควรค่อนข้างต่ำ (8) ความเสถียรของการเปลี่ยนเฟส หลังจากเปลี่ยนเฟสซ้ำแล้วซ้ำอีก ประสิทธิภาพการจัดเก็บความร้อนจะลดลงเล็กน้อย (9) ความหนาแน่นของการเปลี่ยนเฟส ความหนาแน่นของวัสดุสำหรับเปลี่ยนเฟสสองเฟสควรมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อลดต้นทุนของคอนเทนเนอร์ (10) เฟสเปลี่ยน supercooling. การระบายความร้อนต่ำและอัตราการเติบโตของผลึกสูง (11) เป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ

ในกระบวนการพัฒนาจริง เป็นเรื่องยากมากที่จะหาวัสดุสำหรับเปลี่ยนเฟสที่ตรงตามเงื่อนไขในอุดมคติเหล่านี้ ดังนั้น ผู้คนมักจะพิจารณาถึงอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสที่เหมาะสมและความร้อนจากการเปลี่ยนเฟสขนาดใหญ่ก่อน จากนั้นจึงพิจารณาปัจจัยที่ครอบคลุมต่างๆ

(2) ประเภทของวัสดุควบคุมอุณหภูมิที่เปลี่ยนเฟส

จนถึงตอนนี้ มีวัสดุการควบคุมอุณหภูมิแบบเปลี่ยนเฟสเดียว (PCM) มากกว่า 500 ชนิดที่ได้รับการพัฒนาและนำไปใช้ รวมถึงวัสดุคอมโพสิตและวัสดุควบคุมอุณหภูมิสำหรับการเปลี่ยนเฟสเชิงคุณภาพที่มีลักษณะเฉพาะสำหรับการเปลี่ยนเฟสที่พัฒนาและนำไปใช้ผ่านเทคโนโลยีคอมโพสิต ประเภทของวัสดุที่ใช้ควบคุมอุณหภูมิแบบเปลี่ยนเฟสที่พัฒนาและนำไปใช้ในปัจจุบัน ได้แก่ ①การจำแนกประเภทที่แตกต่างกันตามอุณหภูมิการจัดเก็บความร้อนของวัสดุ: ตามช่วงอุณหภูมิที่เปลี่ยนเฟส วัสดุควบคุมอุณหภูมิที่เปลี่ยนเฟสสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก วัสดุเปลี่ยนเฟส: อุณหภูมิสูง อุณหภูมิปานกลาง และอุณหภูมิต่ำ วัสดุเปลี่ยนเฟสที่อุณหภูมิสูงส่วนใหญ่หมายถึงเกลือหลอมเหลวและวัสดุโลหะผสม วัสดุเปลี่ยนเฟสอุณหภูมิปานกลางส่วนใหญ่หมายถึงเกลือไฮเดรตคริสตัล สารอินทรีย์ และวัสดุพอลิเมอร์ วัสดุเปลี่ยนเฟสอุณหภูมิต่ำส่วนใหญ่หมายถึงวัสดุเช่นน้ำแข็งและไฮโดรเจล ②การจำแนกประเภทที่แตกต่างกันตามรูปแบบของการเปลี่ยนเฟสของวัสดุ: วัสดุควบคุมอุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงเฟสสามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: การเปลี่ยนแปลงเฟสของแข็ง - ของแข็ง การเปลี่ยนแปลงเฟสของแข็ง - ของเหลว การเปลี่ยนแปลงเฟสของแข็ง - ก๊าซ และวัสดุเปลี่ยนเฟสของเหลว - ก๊าซ ในหมู่พวกเขา วัสดุเก็บความร้อนสำหรับเปลี่ยนเฟสของแข็ง-ของแข็งไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงเฟส แต่รูปแบบคริสตัลของวัสดุเปลี่ยนเฟสจะเปลี่ยนไป แน่นอน ความร้อนยังถูกดูดซับและปล่อยในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนรูปผลึก ③จำแนกตามองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุ: วัสดุเปลี่ยนเฟสอนินทรีย์ (I-PCM) วัสดุเปลี่ยนเฟสอินทรีย์ (O-PCM) วัสดุเปลี่ยนเฟสคอมโพสิต (C-PCM) และวัสดุเปลี่ยนเฟสคุณภาพ (Q-PCM)

ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายของวัสดุเปลี่ยนเฟสตามการจัดประเภทองค์ประกอบทางเคมี:

A. วัสดุที่ใช้ควบคุมอุณหภูมิสำหรับเปลี่ยนเฟสอนินทรีย์: วัสดุสำหรับเปลี่ยนเฟสอนินทรีย์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารอนินทรีย์ เช่น เกลือไฮเดรตที่เป็นผลึก เกลือหลอมเหลว และโลหะผสม โดยทั่วไปที่สุดคือเกลือไฮเดรตที่เป็นผลึกซึ่งมีความร้อนสูงจากการหลอมเหลวและจุดหลอมเหลวคงที่ สาระสำคัญหมายถึงอุณหภูมิที่น้ำคริสตัลถูกขจัดออก และน้ำคริสตัลที่ขจัดออกสามารถละลายเกลือและดูดซับความร้อนได้ เมื่ออุณหภูมิลดลง กระบวนการย้อนกลับจะเกิดขึ้น ดูดซับน้ำคริสตัลและคายความร้อน กลไกการเปลี่ยนเฟสแสดงดังนี้: AB·mH2O→AB+mH2O+Q, AB·mH2O→AB·pH2O+(mp)H2O+Q, โดยที่ m และ p คือจำนวนผลึกน้ำ และ Q คือความร้อนของการหลอมเหลว

สารที่ใช้บ่อยที่สุดในประเภทนี้ ได้แก่ ไฮเดรตของโลหะอัลคาไลและเฮไลด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท ซัลเฟต ฟอสเฟต ไนเตรต อะซิเตท และคาร์บอเนต และตัวแทนคือ: Na2SO4·10H2O , Mg(NO3)2·6H2O, MgCl2+ 6H2O, CaCl2·6H2O, CaBr2·6H2O, Zn(NO3)2·6H2O, NH4Al(SO4)2·12H2O, Na2S2O3·5H2O เป็นต้น

B. วัสดุควบคุมอุณหภูมิเปลี่ยนเฟสอินทรีย์

วัสดุเปลี่ยนเฟสดังกล่าวมักใช้: พาราฟิน, กรดคาร์บอกซิลิก, อะลิฟาติกไฮโดรคาร์บอนที่สูงขึ้น, กรดไขมันหรือเอสเทอร์หรือเกลือของพวกมัน, แอลกอฮอล์, อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน, อะโรมาติกคีโตน, เอไมด์, ฟรีออนและกรดโพลีไฮดรอกซีคาร์บอนิก ฯลฯ นอกจากนี้ โมเลกุลขนาดใหญ่ยังรวมถึง: โพลิโอเลฟินส์ โพลิโพลิออล โพลิอีนอล กรดโพลิอีโนอิก โพลิเอไมด์ และโมเลกุลขนาดใหญ่อื่นๆ

C. วัสดุควบคุมอุณหภูมิเปลี่ยนเฟสคอมโพสิต

วัสดุควบคุมอุณหภูมิสำหรับการเปลี่ยนเฟสแบบผสมส่วนใหญ่หมายถึงระบบผสมทั่วไปหรือระบบยูเทคติกของสารประกอบไบนารีหรือหลายตัวที่มีคุณสมบัติคล้ายกัน วัสดุเปลี่ยนเฟสของแข็ง-ของเหลวที่มีรูปร่างคงที่ และวัสดุเปลี่ยนเฟสคอมโพสิตอนินทรีย์และอินทรีย์ วัสดุเปลี่ยนเฟสแบบผสมโดยทั่วไปมีสองรูปแบบ: แบบหนึ่งเป็นส่วนผสมของวัสดุเปลี่ยนเฟสสองเฟส อีกอันเป็นวัสดุเปลี่ยนเฟสที่มีรูปร่าง แม้ว่าการผสมวัสดุสำหรับเปลี่ยนเฟสสองจะง่ายต่อการผลิต แต่ก็มีข้อเสียของวัสดุสำหรับเปลี่ยนเฟสทั่วไป เช่น ความจำเป็นในการห่อหุ้มซึ่งมีแนวโน้มที่จะรั่วไหลและไม่ปลอดภัยต่อการใช้งาน

D. วัสดุควบคุมอุณหภูมิเปลี่ยนเฟสเชิงคุณภาพ

วัสดุควบคุมอุณหภูมิแบบเปลี่ยนเฟสชนิดนี้เป็นวัสดุควบคุมอุณหภูมิแบบผสมซึ่งประกอบด้วยวัสดุเปลี่ยนเฟสและพอลิเมอร์ วัสดุเปลี่ยนเฟสโดยทั่วไปคือกรดอินทรีย์พาราฟิน ฯลฯ วัสดุพอลิเมอร์โดยทั่วไปคือ HDPE (โพลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูงกว่า เป็นตัวรองรับ) ส่วนหลังใช้เป็นวัสดุรองรับและปิดผนึกเพื่อให้มีเฟส เปลี่ยนวัสดุในแต่ละไมโครสเปซ ดังนั้นเมื่อวัสดุเปลี่ยนเฟสผ่านการเปลี่ยนเฟส วัสดุควบคุมอุณหภูมิสำหรับเปลี่ยนเฟสเชิงคุณภาพสามารถคงรูปร่างไว้ได้ และวัสดุที่ไม่มีการเปลี่ยนเฟสจะรั่วไหล

เมื่อเทียบกับวัสดุเปลี่ยนเฟสธรรมดา การควบคุมอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงเฟสเชิงคุณภาพไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ ซึ่งช่วยลดต้นทุนบรรจุภัณฑ์และปัญหาบรรจุภัณฑ์ หลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการรั่วไหลของวัสดุ เพิ่มความปลอดภัยในการใช้วัสดุ และลดความต้านทานการถ่ายเทความร้อนของภาชนะ , ซึ่งเอื้อต่อการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างวัสดุเปลี่ยนเฟสกับของเหลวถ่ายเทความร้อน

(3) วัสดุควบคุมอุณหภูมิเปลี่ยนเฟสที่ใช้สำหรับเส้นใยผ้า

เนื่องจากเนื้อหาหลักของบทความนี้อธิบายว่าผ้าไฟเบอร์ PCMs แก้ปัญหาการเปลี่ยนแปลงเฟสอุณหภูมิและพลังงานที่ร่างกายมนุษย์สวมใส่ได้สบายเป็นหลัก ดังนั้นวัสดุสำหรับการเปลี่ยนเฟส (PCM) ที่เกี่ยวข้องจึงมีจำกัดมาก ปัจจุบัน PCMs หลักที่พัฒนาขึ้นในระดับสากลแบ่งตามประเภทองค์ประกอบและประสิทธิภาพดังนี้:

①วัสดุเปลี่ยนเฟสอนินทรีย์ (I-PCM)

ส่วนประกอบ: เช่นเกลือไฮเดรต Na2HPO4·12H2O, CaCl2·6H2O, Na2SO4·10H2O เป็นต้น ประสิทธิภาพของมัน: อุณหภูมิต่ำกว่า 35 ℃; พลังงาน 120J/g～300J/g; เครื่องหมายวัฏจักร {{14}}; เครื่องหมายตอบสนอง ++; ลักษณะที่มีราคาต่ำ ความหนาแน่นของการเก็บความร้อนสูง การนำความร้อนขนาดใหญ่ ปัญหาคือความเข้มข้นของพลังงานและ subcooling ขนาดใหญ่ แยกง่าย ประสิทธิภาพการเก็บความร้อนต่ำ

②วัสดุเปลี่ยนเฟสอินทรีย์ (O-PCM)

A. องค์ประกอบ: พาราฟินไฮโดรคาร์บอน ไขมันอินทรีย์ CnH2n+2, CnH2nO2 ฯลฯ ประสิทธิภาพของมัน: อุณหภูมิ 18 ℃ ~ 40 ℃; พลังงาน 200J/g～300J/g; เครื่องหมายวัฏจักร +++; เครื่องหมายตอบสนอง ++; ลักษณะเฉพาะคือความร้อนของการหลอมละลายมีขนาดใหญ่ แต่เย็นและไม่ตกตะกอน ปัญหาคือค่าการนำความร้อนมีขนาดเล็ก ความหนาแน่นมีขนาดเล็ก

B. องค์ประกอบ: โพลิออล: PG, NPG, PEG ฯลฯ ประสิทธิภาพของมัน: อุณหภูมิ 24 ℃ ~ 40 ℃; พลังงาน 100J/g～300J/g; เครื่องหมายวัฏจักร ++++; เครื่องหมายตอบสนอง ++; ลักษณะการเสียรูปขนาดเล็กและ subcooling ประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูง อายุยืน ปัญหาคือ อุณหภูมิสูงเป็นผลึกพลาสติก สูญเสียง่าย ระเหยง่าย

③วัสดุเปลี่ยนเฟสแบบผสม (C-PCM)

ส่วนประกอบ: อนินทรีย์, คอมโพสิตอินทรีย์, วัสดุคอมโพสิตเก็บพลังงาน (CESM) ฯลฯ ประสิทธิภาพของมัน: อุณหภูมิ -140 ℃ ~ 670 ℃; พลังงาน 100J/g～500J/g; เครื่องหมายวัฏจักร ++++; เครื่องหมายตอบสนอง ++++; ลักษณะของความหนาแน่นของการจัดเก็บพลังงานสูง ถ่ายเทความร้อนอย่างรวดเร็ว เสถียร ง่ายต่อการประมวลผล

(4) วิธีทดสอบความเสถียรในการควบคุมอุณหภูมิของวัสดุเปลี่ยนเฟส

ความเสถียรในการควบคุมอุณหภูมิเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นเบื้องต้นสำหรับการใช้วัสดุเปลี่ยนเฟสในสิ่งทอเส้นใย โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเสถียรในการควบคุมอุณหภูมิของวัสดุเปลี่ยนเฟสแบบผสม (C-PCM) และวัสดุเปลี่ยนเฟสเชิงคุณภาพ (Q-PCM) มีการแนะนำการเปลี่ยนแปลงเฟสด้านล่าง วิธีทดสอบความคงตัวของวัสดุคอมโพสิตที่ควบคุมอุณหภูมิประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

① เตรียมตัวอย่าง: กระจายน้ำหนักมาตรฐานของวัสดุคอมโพสิตที่ควบคุมอุณหภูมิที่เปลี่ยนเฟสอย่างสม่ำเสมอในพื้นที่ทดสอบของวัสดุคอมโพสิตที่ควบคุมอุณหภูมิที่เปลี่ยนเฟสตรงกลางกระดาษกรองมาตรฐานเพื่อเตรียมตัวอย่างที่จะทดสอบ

②อบตัวอย่าง: ย้ายตัวอย่างที่จะทดสอบเข้าไปในเตาอบและอบที่อุณหภูมิคงที่ 40 ℃ ~ 50 ℃ เป็นเวลา 5-12 ชั่วโมง จากนั้นนำตัวอย่างทดสอบออก

③สังเกตตัวอย่าง: สังเกต exudation ของส่วนประกอบของเหลวทำงานที่ควบคุมอุณหภูมิที่เปลี่ยนเฟสนอกพื้นที่ทดสอบของวัสดุคอมโพสิตที่ควบคุมอุณหภูมิที่เปลี่ยนเฟสบนกระดาษกรอง และวัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดและต่ำสุดของวงกลม exudation ที่เกิดขึ้นภายนอก พื้นที่ทดสอบ เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของวงกลม exudation คำนวณโดยเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดและเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำสุดของวงกลม exudation