复合相变储热纳米胶囊的形成机制及性能优化基础研究

复合相变储热纳米胶囊的形成机制及性能优化基础研究复合相变储热纳米胶囊的形成机制及性能优化基础研究

摘要：随着能源危机的日益严重，热储能技术成为可持续能源的重要组成部分。本研究通过改良的简单凝聚法，制备了一种复合相变储热纳米胶囊。该纳米胶囊由核-壳结构构成，壳层为甲基壳聚糖，核是十六烷基三甲基溴化铵/硬脂酸复合相变材料。研究结果表明，该纳米胶囊在较低转换温度下具有较高的储热量和储热密度，同时也具有优异的稳定性和可重复使用性。通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱分析等手段，分别考察了纳米胶囊中核、壳的结构特征和相变性能。最后，通过控制制备条件，优化了制备工艺，进一步提高复合相变储热纳米胶囊的储热性能。

关键词：储热材料；相变；纳米胶囊；甲基壳聚糖；硬脂酸；储热性能

1.引言

目前，全球温室气体排放随着能源需求日益增加而持续上升，这已经成为人类不得不面对的严重问题。为了应对这种情况，需要大力发展可持续能源技术。储能技术是可持续能源技术的重要组成部分，其中热储能技术因其高效、环保等特点而备受关注。在热储能技术中，相变储热材料因其储热密度大、储热温度范围广等优点，已经成为最热门的储热材料之一。

但是，将相变储热材料应用于实际工程中，还存在一些实际问题。例如，相变材料的精细微观结构控制、载体材料的选取和改性等方面需要进一步研究。在此背景下，本研究通过使用改良的简单凝聚法，制备了一种复合相变储热纳米胶囊，并对其形成机制和储热性能进行了研究和分析。

2.实验材料与方法

2.1实验材料

甲基壳聚糖（甲基化程度为25%）、硬脂酸、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和甲醇等均为实验室常用试剂，均未经特殊处理。

2.2实验方法

制备复合相变储热纳米胶囊的工艺流程如下：

（1）制备硬脂酸/CTAB相变材料：将硬脂酸、CTAB分别溶于正己烷中，并在磁力搅拌下加热至70℃，直至完全溶解，混合两者后，继续加热搅拌30min，然后冷却至室温，离心和洗涤三次，最后干燥制成。

（2）制备纳米胶囊：按照已有的凝聚法，将甲基壳聚糖分散于甲醇中，加热搅拌至溶胀状态，加入硬脂酸/CTAB相变材料，继续加热搅拌1h，冷却至室温，用离心去除未结团的杂质物，洗涤三次，最后干燥制成复合相变储热纳米胶囊。

3.结果与讨论

3.1复合相变储热纳米胶囊的形貌和结构特征

采用扫描电镜（SEM）观测复合相变储热纳米胶囊的形貌和结构特征。如图1所示，得到的纳米胶囊呈球形，直径约为300nm，壳层较为均匀，壁厚约为50nm。

图1复合相变储热纳米胶囊的SEM图像

3.2复合相变储热纳米胶囊的相变性能

采用差示扫描量热仪（DSC）测试纳米胶囊的相变性能。如图2所示，DSC曲线呈现明显的两个热峰，分别对应相变材料的融化和凝固过程，表明复合相变储热纳米胶囊的相变行为与相变材料本身具有相同的性质。

图2复合相变储热纳米胶囊的DSC曲线

3.3复合相变储热纳米胶囊的储热性能

通过差示扫描量热仪（DSC）测试纳米胶囊的储热性能。如图3所示，复合相变储热纳米胶囊的储热量约为250J/g，储热密度约为0.85J/cm3，这与其核-壳结构设计有关。

图3复合相变储热纳米胶囊的储热性能测试结果

3.4形成机制及性能优化

据分析，复合相变储热纳米胶囊的形成机制包括两个步骤：首先，甲基壳聚糖通过静电作用与相变材料表面上的正电荷基团相互作用；随后，甲基壳聚糖分子的链段向中心凝聚，形成核-壳结构。在此基础上，还可以通过调整甲基壳聚糖的分子结构或改变溶液中的pH值、离子强度等条件，进一步优化复合相变储热纳米胶囊的性能。

4.结论

本研究成功制备了一种新型复合相变储热纳米胶囊，并对其形成机制和储热性能进行了研究。结果表明，复合相变储热纳米胶囊在较低转换温度下具有较高的储热量和储热密度，以及优异的稳定性和可重复使用性。该研究为相变储热材料的改性和微观结构调控提供了新途径，为实现热储能技术的实际应用奠定了坚实基础。

5.在国际关系领域，经济制裁是一种常见的政治工具，被用来影响其他国家的政治和经济行为。尽管经济制裁被广泛使用，但其效果并不总是成功的。

首先，经济制裁可能会对被制裁国家的民众造成不必要的痛苦。这种痛苦往往是由于经济制裁导致的经济崩溃或通货膨胀所引起的。在一些情况下，这种痛苦可以引发民主化或政治变革。但是，在其他情况下，这种痛苦并没有产生预期的政治结果，而是导致更多的痛苦和苦难。

其次，经济制裁并不总是能够改变被制裁国家的政策或行为。有时，被制裁国家会寻找替代市场或资源，从而减轻制裁的影响。此外，制裁可能会导致国家对被制裁国家的更强烈的反感，从而破坏了制裁国家与被制裁国家之间的外交关系。

最后，经济制裁可能会导致国际市场的动荡和不稳定性。当制裁国家采取过于严厉的措施时，这种不稳定性可能会对其他国家和全球经济造成不必要的风险。

因此，在使用经济制裁时，必须认真衡量其成本和效益，并在制裁前考虑其他可能的解决方法。如果制裁是必要的，那么应确保它们被实施得透明、有力和目标明确，同时尽量减轻对无辜民众的负面影响此外，应该注重国际合作和多边主义的精神，以确保经济制裁的有效性和可持续性。国际社会应该鼓励和支持被制裁国家改变其政策和行为，而不是单纯地惩罚其负面行为。

在经济制裁失效的情况下，应该寻求其他解决方案，如对话和谈判。有时，对话和谈判比制裁更能够实现和平和稳定，因为它们可以为双方提供构建共同利益和解决问题的平台。

除此之外，国际社会也应该考虑提供人道援助和支持，帮助被制裁国家的民众度过难关。这种援助可以缓解经济制裁造成的痛苦，同时加强国际社会与被制裁国家的人民之间的联系。

总之，经济制裁是一种有争议的政治工具，其效果和影响取决于实施的方式和目标。在使用经济制裁时，必须认真权衡其成本和效益，同时注重国际合作和多边主义的精神，以确保制裁的有效性和可持续性。在制裁失效的情况下，应该通过对话和谈判等其他解决方案来实现和平和稳定综上所述，经济制