石蜡 @锂皂石 - SiO2/Fe3O4微胶囊相变流体：高效光热储能与散热的新突破

为解决相变材料在流体中分散性差、潜热流体悬浮稳定性不佳等问题，研究人员制备了 Paraffin@Hectorite-SiO2/Fe3O4微胶囊相变流体。结果显示其散热效率提升 22.9%，有应用潜力，对散热和太阳能储能意义重大。

　　在科技飞速发展的当下，各类电子设备和太阳能利用系统对高效散热与储能的需求日益迫切。传统传热流体（Heat Transfer Fluid，HTF）存在热导率低、比热容有限的问题，难以满足如今高功率小型化设备的冷却需求。而潜热流体（Latent Heat Fluids，LHFs），即通过将相变材料（Phase Change Materials，PCM）分散到传统 HTF 中得到的流体，虽有更好的传热效率和比热容，但 PCM 在流体中的分散性差，且潜热流体的悬浮稳定性也不理想，这些都制约了其在实际中的应用。

为了解决这些难题，国内研究人员开展了关于制备 Paraffin@Hectorite-SiO₂/Fe₃O₄微胶囊相变流体的研究。他们制备出了基于石蜡核心和锂皂石 / SiO₂/Fe₃O₄复合外壳的相变微胶囊，并将其分散到水中得到潜热流体。研究发现，该微胶囊相变材料（Microencapsulated Phase Change Materials，MPCM）的储热潜热为 170.44 J/g，封装率达 69.34%；复合外壳结构提高了石蜡的热稳定性；Paraffin@Hectorite-SiO₂/Fe₃O₄-Water LHF 的散热效率比纯水提高了 22.9%，且流体能保持悬浮至少 30 天；外壳结构中引入 Fe₃O₄增强了光吸收率，光照 15 分钟后表面温度可升至 55.1°C。这一研究成果对电子设备散热和太阳能储能领域意义重大，相关论文发表在《Applied Clay Science》上。

研究人员在研究过程中主要运用了以下关键技术方法：采用 Pickering 乳液法制备微胶囊相变材料；利用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、激光粒度仪、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和 X 射线衍射（XRD）对材料的形貌和结构进行表征；通过差示扫描量热法（DSC）、热重分析（TGA）、紫外 - 可见 - 近红外吸收光谱以及冷却测试研究材料的热性能。

材料与制备

研究使用了来自江苏赫明斯新材料科技有限公司的锂皂石（化学式为 Na_0.3Mg_2.7Li_0.3Si₄O₁₀(OH)₂）、石蜡、聚乙烯亚胺（PEI）、Fe₃O₄纳米颗粒以及正硅酸乙酯（TEOS）等材料。

微胶囊形貌与制备机制

通过 SEM 观察发现，磁性微胶囊呈规则球形结构，直径约 15μm。锂皂石纳米片有效附着在石蜡表面，SiO₂的交联作用形成了微胶囊的致密外壳，防止石蜡在相变过程中泄漏，同时球形颗粒优化了流体动力学性能。

热性能研究

1. 储热能力与封装率：DSC 分析表明，MPCM 的储热潜热为 170.44 J/g，封装率为 69.34%，展现出良好的储热性能。
2. 热稳定性：TGA 分析显示，复合外壳结构提升了石蜡的热稳定性，使其在实际应用中更加可靠。
3. 光吸收与升温特性：外壳结构中 Fe₃O₄的引入增强了光吸收率，经阳光照射 15 分钟后，表面温度能升高到 55.1°C，这一特性有利于光热转换和储能。
4. 散热性能：散热测试表明，Paraffin@Hectorite-SiO₂/Fe₃O₄-Water LHF 的散热效率相较于纯水提高了 22.9%，且该流体的悬浮稳定性良好，能保持悬浮至少 30 天，这为其在散热领域的应用提供了有力支持。

研究成功制备了 Paraffin@Hectorite-SiO₂/Fe₃O₄微胶囊相变材料及相应的潜热流体，该材料在光热储能和散热方面展现出优异性能。其高储热潜热、良好的热稳定性、高效的散热能力以及优秀的悬浮稳定性，为电子设备散热和太阳能储能提供了新的解决方案，有望推动相关领域的技术进步，在实际应用中具有广阔的前景。