基于废弃食用油衍生物的Ca-海藻酸/纳米SiO2 PCC复合材料在泡沫混凝土中的应用研究，该泡沫混凝土可用于节能系统

《Journal of Chromatography A》：Development of Ca-alginate/nano SiO 2 PCC based on waste cooking oil derivative for foamed concrete applied to energy-saving system

降低室内温度波动可有效减少建筑能耗与碳排放。本研究开发了一种以废 cooking oil 为原料的 Ca-alginate/nano SiO? 复合相变胶囊（PCCs），通过优化 nano SiO? 剂量（2 wt%）实现热分解温度＞200°C、相变焓 68.86 J/g 的性能，并显著降低发泡混凝土（FC）温度波动（3.6°C）。实验表明，PCCs 在 FC 中均匀分散且结构完整，其应用在满足 FC 抗压强度＞8.13 MPa 的同时，实现建筑节能与环境效益的双赢。

　　近年来，随着全球气候变化的加剧，建筑行业面临着越来越多的挑战。为了减少对空调和供暖系统的依赖，降低建筑能耗和碳排放，研究人员致力于开发新型的建筑材料。其中，相变微胶囊（PCCs）作为一种具有潜热调节功能的材料，正逐渐成为建筑节能领域的重要研究方向。本文介绍了基于废弃食用油衍生物、Ca-藻酸盐和纳米二氧化硅（nano SiO?）制备的相变微胶囊，并将其应用于泡沫混凝土（FC）中，探讨其对建筑材料性能的影响。

相变微胶囊的主要作用是通过吸收和释放潜热来调节室内温度，从而减少对传统温度调节系统的依赖。这种材料在建筑中应用的关键在于其相变温度是否符合人体舒适范围。人体的舒适温度通常介于20°C至26°C之间，因此相变微胶囊的相变温度需要在这个范围内才能有效发挥其作用。研究表明，废弃食用油衍生物（WCOD）在化学反应过程中，能够形成一种天然的低共熔混合物，其相变温度约为20°C，与人体舒适温度范围高度吻合。因此，将WCOD作为相变微胶囊的核心材料具有很高的可行性。

在制备相变微胶囊的过程中，纳米二氧化硅的加入对微胶囊的性能起到了关键作用。纳米二氧化硅具有较高的机械强度和热稳定性，能够有效增强微胶囊壳体的结构，从而提高其在泡沫混凝土中的分散性和使用效果。实验结果显示，当纳米二氧化硅的添加量为2%时，微胶囊表现出良好的压缩强度和热稳定性，其热分解起始温度超过200°C，质量损失仅为40%。此外，相变焓和相变温度分别为68.86 J/g和20.1°C，表明这种材料具有优异的热存储性能。

泡沫混凝土作为一种常见的建筑材料，其性能受到多种因素的影响。在本文中，研究人员探讨了纳米二氧化硅对泡沫混凝土性能的具体影响。实验结果表明，当添加3%的Ca-藻酸盐/纳米二氧化硅微胶囊时，泡沫混凝土的压缩强度下降了10.8%，但仍高于最低强度要求（>8.13 MPa）。同时，这种材料的加入使得泡沫混凝土的温度波动减少了3.6°C，有效降低了建筑能耗。这表明，通过合理设计相变微胶囊的配方，可以在保持建筑材料基本性能的同时，显著提升其节能效果。

在实际应用中，相变微胶囊的性能不仅取决于其自身的材料特性，还受到其在泡沫混凝土中的分散性和稳定性的影响。研究人员通过实验分析了微胶囊在泡沫混凝土中的分布情况，发现其能够均匀分散在混凝土基体中，结构保持完整。这种均匀的分布不仅提高了微胶囊的使用效率，还增强了泡沫混凝土的整体性能。此外，通过单轴压缩和光热实验，研究人员进一步评估了相变微胶囊对泡沫混凝土机械和热调节性能的影响，结果表明其在提升建筑节能方面具有重要的应用价值。

为了确保相变微胶囊的长期稳定性，研究人员还探讨了其在不同环境条件下的表现。实验结果显示，纳米二氧化硅的加入能够显著提高微胶囊的耐久性，使其在高温和潮湿环境下仍能保持良好的性能。这表明，通过优化材料配方，可以有效提高相变微胶囊的使用寿命，从而降低其在建筑中的维护成本。此外，研究人员还分析了相变微胶囊对泡沫混凝土热导率的影响，发现其能够显著降低热传导速率，从而提高建筑的保温性能。

在建筑行业中，节能减排是当前的重要任务。通过引入相变微胶囊，不仅可以提高建筑材料的节能效果，还能有效利用废弃资源，实现资源的循环利用。废弃食用油的处理一直是一个难题，而将其转化为相变微胶囊则为这一问题提供了新的解决方案。研究表明，废弃食用油衍生物的使用能够显著降低建筑能耗，同时减少对环境的污染。这种材料的开发不仅符合可持续发展的理念，还能为建筑行业带来经济效益。

在实际应用中，相变微胶囊的性能需要通过严格的测试和评估来确保。研究人员通过多种实验方法，包括单轴压缩测试、光热实验和热分解测试，全面分析了相变微胶囊的性能。实验结果表明，纳米二氧化硅的加入能够显著提高微胶囊的机械强度和热稳定性，使其在高温和潮湿环境下仍能保持良好的性能。此外，相变微胶囊的相变温度和相变焓也得到了优化，使其能够更有效地调节室内温度，提高建筑的节能效果。

总的来说，本文的研究为建筑节能提供了新的思路和解决方案。通过合理设计相变微胶囊的配方，能够有效提高建筑材料的节能性能，同时实现废弃资源的循环利用。这种材料的开发不仅符合可持续发展的理念，还能为建筑行业带来经济效益。未来，随着技术的不断进步和材料的进一步优化，相变微胶囊在建筑中的应用前景将更加广阔。