Спосіб отримання наноструктурованих сферичних мікрокапсул і матеріалів ZnO із зміною
Спосіб отримання наноструктурованих сферичних мікрокапсул ZnO та матеріалів із фазовою зміною для поліпшення теплового комфорту одягу, призначеного для спеціального застосування
Створено: 04.12.2017 Поділитися:
PN-III-P2-2.1-CI-2017-0253, Контракт 9CI/2017
Відповідальний за постачальника послуг: інженер Пол СТАНЦІУ
КОНТЕРМ
Людський організм чутливий до різких змін температури навколишнього середовища, що з часом може призвести до зниження імунної системи, проблем із серцем та концентрації уваги, алергії тощо.
Команда дослідників з лабораторії наноструктурованих матеріалів від INCDMNR - IMNR, яка брала участь у цьому проекті, розробила та випробувала технологію отримання мікрокапсул ZnO, що містять PCM (Phase Change Material), з роллю зберігання ( поглинати) або виділяти тепло до змін температури навколишнього середовища, яке буде вбудовано в одяг, призначений для спеціальних застосувань, сприяючи підвищенню теплового комфорту людини, що носить балістичний захист, противандальне обладнання та засоби самооборони.
Матеріал, що змінює фазу, PCM - це речовина з високим значенням прихованого тепла плавлення, яке плавиться і твердне при певній температурі і здатне зберігати і виділяти велику кількість енергії при зміні фази (плавлення/кристалізація).
Матеріали для фазової зміни (PCM), які будуть використовуватися в сховищах тепла, повинні характеризуватися такими властивостями: висока величина тепла плавлення та питома теплоємність на одиницю об’єму/ваги; температура плавлення, яка відповідає застосуванню; тиск пари нижче 1 бар при робочій температурі; хімічна та антикорозійна стійкість; не бути небезпечним, легкозаймистим або токсичним; мають репродуктивну кристалізацію/плавлення без деградації після великої кількості циклів; низький ступінь переохолодження та висока швидкість росту кристалів; невеликі зміни обсягу в процесі зміни фази; висока теплопровідність; поставлятися легко і за низькою вартістю.
Матеріалами, відібраними та використаними як PCM у дослідженні, були 1-тетрадеканол та пальмовий віск. Їх теплові властивості визначали за допомогою DSC-аналізу на калориметрі Neztsch DSC F3 Maia.
Було зроблено дві експериментальні установки, одну для лабораторії та мікропілота, на якій була розроблена, випробувана, оптимізована та перевірена технологія отримання мікрокапсул ZnO із вмістом PCM. На мікропілотній установці було виготовлено дві випробувальні партії: мікрокапсули ZnO, що містять 1-тетрадеканол, і мікрокапсули ZnO, що містять пальмовий віск (показано на малюнку нижче). Вони характеризувались хімічно, фізично та структурно.
Попередні випробування для вбудовування мікрокапсул ZnO із вмістом PCM проводили з тестовими партіями мікрокапсул ZnO із вмістом пальмового воску та мікрокапсул ZnO із вмістом 1-тетрадеканолу, виготовлених на заводі мікропілота IMNR. Рекомендованим способом пропонованого застосування є вкладання та просочення в нетканий матеріал з низьким ступенем ущільнення суміші мікрокапсул із суспензією, що складається з наддисперсного (нанокристалічного) порошку ZnO та етилового спирту (10 г ZnO на 50 мл етиловий спирт). Після повного випаровування етилового спирту матеріал з мікрокапсулами ZnO із вмістом PCM подвійно прокладається на 10 мм між двома тканинами: однією м’якою знизу і однією твердою зверху з високою зносостійкістю.
висновки щодо етапу реалізації проекту:
DSC-аналіз для визначення теплових властивостей та стабільності мікрокапсул ZnO, що містять пальмовий віск
Напівкількісний аналіз EDAX для мікрокапсул ZnO із вмістом пальмового воску
