Матэрыялы з фазавым змяненнем, PCM - гэта асаблівы тып рэчыва, якое можа паглынаць або вылучаць вялікую колькасць цеплавой энергіі пры пэўнай тэмпературы, падвяргаючыся зменам агрэгатнага стану, такім як пераход з цвёрдага стану ў вадкае ці наадварот.Дзякуючы гэтай уласцівасці матэрыялы з фазавым змяненнем маюць важнае прымяненне ў галіне кантролю тэмпературы, назапашвання энергіі і кіравання тэмпературай.Ніжэй прыводзіцца падрабязны аналіз матэрыялаў фазавай змены:
фізічная ўласнасць
Асноўнай характарыстыкай матэрыялаў з фазавым змяненнем з'яўляецца здольнасць паглынаць або вылучаць вялікую колькасць схаванага цяпла пры фіксаванай тэмпературы (тэмпература зменнага фазы).У працэсе паглынання цяпла матэрыялы пераходзяць з адной фазы ў іншую, напрыклад, з цвёрдага стану ў вадкі (плаўленне).Падчас экзатэрмічнага працэсу матэрыял пераходзіць з вадкасці ў цвёрды (зацвярдзенне).Гэты працэс фазавага пераходу звычайна адбываецца ў вельмі вузкім дыяпазоне тэмператур, што дазваляе матэрыялам з фазавым змяненнем мець добрую тэрмічную стабільнасць пры амаль пастаянных тэмпературах.
Асноўныя тыпы
Матэрыялы з фазавым змяненнем можна класіфікаваць на наступныя катэгорыі ў залежнасці ад іх хімічных уласцівасцей і абласцей прымянення:
1. Арганічныя PCM: у тым ліку парафін і тоўстыя кіслоты.Гэтыя матэрыялы валодаюць добрай хімічнай стабільнасцю, магчымасцю паўторнага выкарыстання і адпаведным дыяпазонам тэмператур фазавых пераходаў.
2. Неарганічныя PCM: у тым ліку солевыя растворы і злучэнні металаў.Іх цеплаправоднасць звычайна лепшая, чым у арганічных PCM, але яны могуць сутыкнуцца з праблемамі аддзялення і карозіі.
3. PCM на біялагічнай аснове: гэта новы тып PCM, які паходзіць з натуральных біяматэрыялаў і мае экалагічныя і ўстойлівыя характарыстыкі.
вобласць прымянення
Матэрыялы з фазавым змяненнем шырока выкарыстоўваюцца ў розных галінах, у асноўным у тым ліку:
1. Энергаэфектыўнасць будынка: інтэгруючы PCM у будаўнічыя матэрыялы, такія як сцены, падлогі або столі, можна эфектыўна рэгуляваць тэмпературу ў памяшканні, зніжаючы спажыванне энергіі для кандыцыянавання паветра і ацяплення.
2. Назапашванне цеплавой энергіі: PCM могуць паглынаць цяпло пры высокіх тэмпературах і вылучаць цяпло пры нізкіх тэмпературах, дапамагаючы збалансаваць попыт і прапанову энергіі, асабліва пры выкарыстанні аднаўляльных крыніц энергіі, такіх як сонечная і ветравая энергія.
3. Кіраванне тэмпературай электронных прадуктаў: выкарыстанне PCM у электронных прыладах можа дапамагчы кіраваць цяплом, якое выдзяляецца падчас працы, павысіць эфектыўнасць і падоўжыць тэрмін службы прылады.
4. Транспарціроўка і ўпакоўка. Выкарыстанне PCM пры транспарціроўцы прадуктаў харчавання і фармацэўтычных прэпаратаў можа падтрымліваць прадукты пры адпаведных тэмпературных умовах і забяспечваць якасць прадукцыі.
Тэхнічныя задачы
Нягледзячы на значныя перавагі матэрыялаў з фазавым змяненнем, яны ўсё яшчэ сутыкаюцца з некаторымі тэхнічнымі праблемамі ў практычным прымяненні, такімі як працягласць жыцця, тэрмальная стабільнасць і патрэба ў тэхналогіях упакоўкі і інтэграцыі.Гэтыя праблемы неабходна пераадольваць за кошт дасягненняў матэрыялазнаўства і інжынерных тэхналогій.
Матэрыялы з фазавым пераходам з'яўляюцца вельмі чаканымі ў галіне зялёнай энергіі і ўстойлівых тэхналогій дзякуючы іх унікальным цеплавым характарыстыкам і шырокім перспектывам прымянення.
Перспектывы развіцця PCM
Прымяненне матэрыялаў з фазавым змяненнем (PCM) у розных галінах паказвае, што яны маюць шырокі патэнцыял і ясныя перспектывы развіцця ў будучыні.Гэтыя матэрыялы высока цэняцца за здольнасць паглынаць і вылучаць вялікую колькасць цяпла падчас фазавых пераходаў.Ніжэй прыведзены некалькі ключавых напрамкаў і перспектыў будучага развіцця матэрыялаў з фазавым змяненнем:
1. Энергаэфектыўнасць і архітэктура
У галіне архітэктуры PCM можна выкарыстоўваць як частку інтэлектуальных сістэм кантролю тэмпературы, каб паменшыць залежнасць ад традыцыйнага ацяплення і кандыцыянавання паветра.Шляхам інтэграцыі PCM у будаўнічыя матэрыялы, такія як сцены, дахі, падлогі або вокны, цеплавая эфектыўнасць будынкаў можа быць значна палепшана, энергаспажыванне можа быць зменшана і выкіды парніковых газаў.У будучыні, з распрацоўкай новых і эфектыўных матэрыялаў з фазавым змяненнем і зніжэннем выдаткаў, гэта прымяненне можа стаць больш шырокім.
2. Сістэмы аднаўляльнай энергіі
У сістэмах аднаўляльных крыніц энергіі, такіх як сонечная і ветравая энергія, PCM могуць служыць сродкамі захоўвання энергіі, каб збалансаваць попыт і прапанову.Напрыклад, цеплавая энергія, выпрацаваная сістэмамі збору сонечнай энергіі на працягу дня, можа назапашвацца ў PCM і выдзяляцца ўначы або падчас пікавага попыту.Гэта дапамагае павысіць эфектыўнасць выкарыстання энергіі і забяспечыць бесперапыннасць энергазабеспячэння.
3. Кантроль тэмпературы электронных вырабаў
Паколькі электронныя прылады становяцца ўсё больш мініяцюрнымі і высокапрадукцыйнымі, адвод цяпла стаў сур'ёзнай праблемай.PCM могуць быць выкарыстаны ў электронных прадуктах, такіх як камп'ютэрныя працэсары і мабільныя прылады, каб дапамагчы кіраваць цеплавымі нагрузкамі, падоўжыць тэрмін службы прылады і палепшыць прадукцыйнасць.
4. Тэкстыль і адзенне
Прымяненне PCM ў тэкстылі таксама паказвае магчымасць пашырэння.PCM, убудаваныя ў вопратку, могуць рэгуляваць тэмпературу цела карыстальніка, павышаць камфорт і спраўляцца з экстрэмальнымі ўмовамі надвор'я.Напрыклад, у спартыўнай вопратцы і вонкавым інвентары можна выкарыстоўваць гэты матэрыял для падтрымання стабільнасці тэмпературы цела.
5. Ахова здароўя
У сферы аховы здароўя PCM можна выкарыстоўваць для кантролю тэмпературы медыцынскіх вырабаў, такіх як лекі і вакцыны, забяспечваючы іх стабільнасць і эфектыўнасць падчас транспарціроўкі і захоўвання.Акрамя таго, PCM таксама выкарыстоўваюцца ў лячэбных прадуктах, такіх як павязкі з кантролем тэмпературы для фізіятэрапіі.
6. Транспарт
Пры транспарціроўцы харчовых прадуктаў і хімічных рэчываў PCM можна выкарыстоўваць для падтрымання грузаў у адпаведным дыяпазоне тэмператур, асабліва ў сцэнарыях, якія патрабуюць лагістыкі халоднага ланцуга.
Будучыя задачы і кірункі развіцця:
Хоць PCM маюць велізарны патэнцыял для прымянення, яны ўсё яшчэ сутыкаюцца з некаторымі праблемамі ў больш шырокіх камерцыйных прымяненнях, такіх як кошт, ацэнка ўздзеяння на навакольнае асяроддзе, доўгатэрміновая стабільнасць і праблемы сумяшчальнасці.Будучыя даследаванні будуць сканцэнтраваны на распрацоўцы больш эфектыўных, экалагічна чыстых і эканамічна эфектыўных PCM, а таксама на паляпшэнні метадаў інтэграцыі для існуючых сістэм.
Акрамя таго, з ростам сусветнага попыту на энергазберажэнне, скарачэнне выкідаў і ўстойлівае развіццё чакаецца, што даследаванні і прымяненне матэрыялаў з фазавым змяненнем атрымаюць больш фінансавай падтрымкі і ўвагі рынку, што спрыяе хуткаму развіццю і інавацыям адпаведных тэхналогій.
Час размяшчэння: 28 мая 2024 г