Материалы с фазовым переходом (PCM) — это вещества, которые могут поглощать или выделять большое количество скрытого тепла. Это происходит, когда их физическое состояние меняется, обычно из твердого в жидкое или наоборот.
Микрокалориметрия — это метод, который измеряет энергию, поглощаемую или выделяемую во время фазовых изменений, что позволяет количественно определять количество энергии в реальном времени.
Этот метод также позволяет осуществлять непрерывное плавление и кристаллизацию ПКМ, используемых в различных областях применения, для проверки их долгосрочной полезности и стабильности.
Что такое материалы с фазовым переходом?
Материал с фазовым переходом (PCM) — это вещество, которое хранит и выделяет тепловую энергию. При кристаллизации ПКМ он выделяет большое количество энергии (экзотермический), а при плавлении, переходя из твердого состояния в жидкое, поглощает равное количество энергии (эндотермический).
PCM можно использовать для хранения тепловой энергии, где вы можете хранить горячую или холодную энергию для последующего использования.
Их также можно использовать в качестве изоляции или тепловых барьеров в практических приложениях, таких как транспортировка с контролируемой температурой.
Где был разработан ПКМ?
PCM используется уже много лет просто потому, что самым основным и широко используемым материалом с фазовым переходом является водяной лед.
Существует много типов ПКМ:
Органические вещества – углеводороды, липиды и сахарные спирты.
Неорганический гидрат соли
Биологическая основа – жирные кислоты, полученные из растений или животных.
Среди этих широких категорий неорганические ПКМ являются наименее дорогостоящими в производстве и получении, имеют высокую скрытую теплоемкость и высокую теплопроводность.
Органические ПКМ, состоящие из парафиновых и непарафиновых групп, замерзают без переохлаждения (в отличие от неорганических ПКМ) и обладают высокой скрытой теплоемкостью, но они дороги в производстве и могут быть легковоспламеняющимися.
ПКМ на биологической основе нетоксичны, экономичны и обладают высокой скрытой теплоемкостью. Однако они имеют плохую теплопроводность.
PCM используется в ряде отраслей промышленности и продуктов, включая строительство, транспорт и бытовую технику.
Плавление и кристаллизация ПКМ
Непрерывное плавление и кристаллизация могут сделать PCMS более эффективными и действенными для использования в системах изоляции зданий, где их необходимо использовать во многих циклах нагрева и охлаждения без потери термической эффективности.
Эффект этих процессов заключается в том, чтобы материал мог подавлять влияние изменений температуры наружного воздуха в течение дня и ночи, сохраняя при этом приемлемые температуры в помещении.
Строительные материалы, такие как кирпичи, полы, потолки и кровельные материалы, могут содержать эти ПКМ.
Чтобы максимизировать конструкцию и эффективность PCM таким образом, необходимо полностью понять и точно охарактеризовать процессы плавления и кристаллизации.
Методика этого — микрокалориметрия.
Что такое микрокалориметрия?
Калориметрия — это наука об измерении изменений тепла, а микрокалориметрия — ее сверхчувствительное развитие.
Микрокалориметрия измеряет очень небольшие температурные изменения в образце и является проверенным методом точного прогнозирования срока хранения материалов.
Что касается термического анализа, позволяющего измерять изменения теплового потока и температуры в режиме реального времени, современное микрокалориметрическое оборудование сочетает в себе высокочувствительные системы нагрева и охлаждения.
