Метод за получаване на наноструктурирани ZnO сферични микрокапсули и материали с промяна на
Метод за получаване на наноструктурирани ZnO сферични микрокапсули и материали за фазова промяна за подобряване на топлинния комфорт на облеклото, предназначено за специални приложения
Създадено на: 04.12.2017 Сподели:
PN-III-P2-2.1-CI-2017-0253, договор 9CI/2017
Отговаря за доставчика на услуги: инж. Paul STANCIU
CONTERM
Човешкото тяло е чувствително към внезапни промени в околната температура, което с течение на времето може да доведе до намалена имунна система, сърдечни проблеми и концентрация, алергии и др.
Екипът от изследователи от лабораторията Nanostructured Materials от INCDMNR - IMNR, участвал в този проект, разработи и тества технология за получаване на ZnO микрокапсули, съдържащи PCM (Phase Change Material) с ролята на съхранение ( поглъщат) или отделят топлина при промени в температурата на околната среда, която ще бъде включена в облеклото, предназначено за специални приложения, като спомага за повишаване на топлинния комфорт на лицето, носещо балистична защита, антивандално и самозащитно оборудване.
Материал за фазова промяна, PCM е вещество с висока стойност на латентна топлина на топене, което се топи и втвърдява при определена температура и е в състояние да съхранява и освобождава голямо количество енергия при фазовата промяна (топене/кристализация).
Материалите за фазова промяна (PCM), които се използват в приложения за съхранение на топлина, трябва да се характеризират със следните свойства: висока стойност на топлината на топене и специфична топлина за единица обем/тегло; точка на топене, която съответства на приложението; налягане на парите под 1 bar при работна температура; химическа и корозионна стабилност; да не са опасни, лесно запалими или токсични; имат репродуктивна кристализация/топене без разграждане след голям брой цикли; ниска степен на преохлаждане и висока скорост на растеж на кристалите; малка промяна на обема по време на процеса на фазова промяна; висока топлопроводимост; да се доставят лесно и на ниска цена.
Материалите, избрани и използвани като PCM в изследването, са 1-тетрадеканол и палмов восък. Техните термични свойства бяха определени чрез DSC анализ на калориметъра Neztsch DSC F3 Maia.
Направени са две експериментални инсталации, една лаборатория и микропилот, върху които е разработена, оптимизирана и валидирана технологията за получаване на ZnO микрокапсули със съдържание на PCM. На инсталацията за микропилот бяха произведени две тестови партиди: ZnO микрокапсули, съдържащи 1-Тетрадеканол и ZnO микрокапсули, съдържащи палмов восък (показано на фигурата по-долу). Те бяха характеризирани химически, физически и структурно.
Предварителните тестове за вграждане на ZnO микрокапсули със съдържание на РСМ бяха проведени с тестовите партиди от ZnO микрокапсули, съдържащи палмов восък и ZnO микрокапсули, съдържащи 1-Тетрадеканол, произведени в IMNR микропилотната инсталация. Методът, препоръчан на бенефициента за предложеното приложение, е вграждане и импрегниране в нетъкан материал с ниска степен на уплътняване, смес от микрокапсули със суспензия, съставена от ултрафин (нанокристален) ZnO на прах и етилов алкохол (10 g ZnO на 50 ml етилов алкохол). След пълно изпаряване на етиловия алкохол, материалът с микрокапсули ZnO със съдържание на PCM е двойно подплатен на 10 мм между две тъкани: една мека отдолу и една твърда отгоре с висока износоустойчивост.
заключения относно етапа на реализация на проекта:
DSC анализ за определяне на термичните свойства и стабилността на ZnO микрокапсули, съдържащи палмов восък
Полуколичествен EDAX анализ за ZnO микрокапсули със съдържание на палмов восък
