顆粒在線訊：水合鹽（salt hydrates）由于其高內(nèi)聚能密度和低成本而成為極具前景的低溫相變材料（PCM）。然而，它們表現(xiàn)出相分離、液體泄漏和固有的過(guò)冷，阻礙了它們?cè)诳沙掷m(xù)建筑技術(shù)中的應(yīng)用。最近，東華大學(xué)團(tuán)隊(duì)描述了具有不易燃和形狀記憶特性的高度穩(wěn)定的乳液凝膠系統(tǒng) (EmulGels) 的設(shè)計(jì)。親油性石蠟和親水性水合鹽都是通常存在于不同相中的優(yōu)良 PCM，通過(guò)模板化油包水 Pickering 乳液在凝膠中和諧地結(jié)合在一起。制備的 EmulGels的潛熱值高達(dá) 213.2 J/g（二十烷/磷酸氫二鈉十二水合物 = 1:3）。將 EmulGels 在 60 °C 下加熱 30 分鐘后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)二十烷泄漏，并且潛熱值在 500 次熱循環(huán)后幾乎保持不變。EmulGel專為實(shí)現(xiàn)雙相交聯(lián)而設(shè)計(jì)，有效增強(qiáng)了其形狀穩(wěn)定性，減緩了水合鹽中結(jié)晶水的損失，并降低了過(guò)冷度。EmulGel 還表現(xiàn)出通常在水合鹽中發(fā)現(xiàn)的不易燃特性以及良好的機(jī)械性能。材料特性使 EmulGels 成為有效建筑熱管理的建筑施工夾層的理想選擇。

圖 1. 通過(guò) Pickering 乳液模板獲得的 EmulGels 的結(jié)構(gòu)和制備步驟示意圖。

圖 2. (a) Pickering 乳液的照片。(b) w/o Pickering 乳液的光學(xué)顯微照片。(c) EmulGel (1:3) 的 SEM 圖像和 (d) EmulGel (1:3) 的照片。

圖 3. (a) DHPD、二十烷和 EmulGel (1:3) 的 DSC 曲線。(b) EmulGel (1:3) 的防漏特性。（c）DHPD循環(huán)測(cè)試的DSC跡線。(d) EmulGel(1:3)循環(huán)測(cè)試的 DSC 曲線。

圖 4. (a) EmulGels 的相變轉(zhuǎn)變過(guò)程示意圖。(b) DHPD、DHPD-Gel、二十烷、二十烷-Gel 和 EmulGel (1:3) 的 TGA 曲線。(c) DHPD、DHPD-Gel 和 EmulGel (1:3) 在 60 °C 時(shí)的失水。(d) DHPD、DHPD-Gel 和 EmulGel (1:3) 的冷卻曲線。(e) 熔融 EmulGel (1:3) 和 (f) DHPD 熔融的 DSC 曲線，將其冷卻至預(yù)定溫度并在該溫度下保持 5 分鐘。

圖 5. (a) 壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線和(b)具有不同二十烷與 DHPD 質(zhì)量比的 EmulGels 的壓縮模量。(c)顯示熔融 EmulGel (1:3) 在壓縮載荷下的機(jī)械行為的照片。(d-f) 顯示 EmulGel (1:3) 形狀記憶特征的照片。

圖 6. 木屋模型中裝有 EmulGel 屋頂?shù)谋粍?dòng)能源管理：(a) 示意圖和 (b) 實(shí)驗(yàn)室制作的木屋模型的照片。(c) 所使用的房屋日/夜模型測(cè)試布置示意圖。(d) 屋頂?shù)募t外圖像顯示了一天/夜循環(huán)中的溫度變化。(e) 最多 20 個(gè)周期的木屋模型的內(nèi)部溫度。(f) 證明 EmulGel (1:3) 不可燃特性的照片。

相關(guān)論文以題為Highly Stable and Nonflammable Hydrated Salt-Paraffin Shape-Memory Gels for Sustainable Building Technology發(fā)表在《ACS Sustainable Chem. Eng.》上。通訊作者是東華大學(xué)G. Julius Vancso、隋曉鋒教授。