Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Рейтинг оборудования
    • Рейтинг оборудования

      • Лучший дровяной котел
      • Лучший европейский тепловой насос воздух-вода
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
Температура внутри модели в форме дома из композитного материала с фазовым переходом на 40% ниже температуры окружающей среды. Предоставлено: Texas A&M University College of Engineering
Температура внутри модели в форме дома из композитного материала с фазовым переходом на 40% ниже температуры окружающей среды. Предоставлено: Texas A&M University College of Engineering

Композитные строительные материалы с фазовым переходом для 3Д-печати

Оборудование и материалы

Опубликовано: 10.07.2021

Обновлено: 10.07.2021

 652

Как следует из названия, эти соединения меняют свое физическое состояние в зависимости от температуры окружающей среды. Когда материалы с фазовым переходом переходят из твердого состояние в жидкое, то поглощают тепло, и наоборот

Поскольку экстремальные температуры окружающей среды становятся все более обычным явлением во всем мире, то, чтобы снизить нагрузку на электрические сети, привычные энергоемкие системы охлаждения и обогрева нуждаются в преобразовании.

Исследователи предлагают рассмотреть композитные материалы с фазовым переходом (МФП), которые можно использовать для 3Д-печати. Они способны регулировать температуру воздуха внутри зданий с помощью простого и экономически выгодного процесса. Эти композиты можно добавлять в строительные материалы, такие как краска, или из них можно изготавливать декоративные элементы интерьера.

Это исследование появилось на страницах научного журнала Matter [1].

Типичные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВиК) потребляют много энергии. Кроме того, в них используются хладагенты, которые вызывают парниковый эффект в земной атмосфере. Поэтому необходимы альтернативные решения и технологии, которые потребляют меньше энергии и имеют производительность, соизмеримую с современными системами ОВиК.

Одним из таких решений являются материалы с фазовым переходом. Как следует из названия, эти соединения меняют свое физическое состояние в зависимости от температуры окружающей среды. Когда МФП переходят из твердого состояние в жидкое, то поглощают тепло, и наоборот. В отличие от систем ОВиК, которые функционируют исключительно от внешних источников энергии, эти материалы действуют пассивно и, чтобы регулировать температуру в помещении, не требуют электричества извне.

Традиционный подход к производству строительных материалов, содержащих МФП, требует, чтобы вокруг каждой такой частицы была сформирована оболочка. Только после этого МФП можно включить в структуру строительного материала. Однако найти комбинацию, чтобы все компоненты могли сочетаться друг с другом, непросто. Кроме этого, традиционный метод не позволяет включить достаточное количество частиц МФП в строительный материал.

«Представьте, что кастрюля наполнена яйцами и водой». «Если каждое яйцо поместить в отдельный контейнер, то в емкость поместится меньше яиц».

Чтобы это преодолеть, исследователи взяли парафиновый воск, который меняет свое фазовое состояние, и смешали его с жидкой смолой. Смола выполняет функцию как оболочки, так и строительного материала. Этот метод запечатывает частицы МФП внутри индивидуальных карманов, позволяя им менять фазовое состояние без утечек. Исследователи объединили светочувствительные жидкие смолы с порошком из парафинового воска. Получились композитные чернила для 3Д-печати, содержащие МФП.

Смесь из смолы и МФП получается мягкой, пастообразной и податливой. Она идеальна для 3Д-печати, но не для строительных конструкций. Светочувствительная смола отверждается с помощью ультрафиолетового света. После специальной обработки она становится пригодной для практического применения.

Сам воск, составляющий 63% печатной структуры, не подвергается воздействию ультрафиолетового света. Достигнутое процентное содержание воска выделяет полученный состав из большинства доступных в настоящее время материалов, которые используются в промышленности.

Исследователи напечатали на 3Д-принтере небольшую модель в форме дома и, измерив температуру внутри него, нагрели. Измерения показали, что температура внутри модели на 40% была ниже температуры окружающей среды. Помимо парафинового воска, в смолу можно интегрировать и другие материалы с различной температурой плавления, чтобы композиты могли работать в более широких диапазонах температур.

 

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.03.019

 

Источник: Tech Xplore

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Два процесса в один этап: создание разветвленных трубчатых композиционных материалов за считанные минуты. Предоставлено: Майанк Гарг, Нэнси Соттос, Джефф Мур и Филипп Гебель

Быстрый способ произвести разветвленные трубчатые материалы

Обновлено: 19.08.2021
 330
Фото: Эллисон Картер. Показана литий-ионная батарея с использованием новой многообещающей катодной и электролитной системы, которая заменяет дорогие металлы и традиционный жидкий электролит более дешевыми металлофторидами и твердым полимерным электролитом.

Твердый электролит для улучшения литий-ионных батарей

Обновлено: 04.05.2020
 1241
Фото: Прототип перовскитного солнечного элемента | (Boshu Zhang, Wong Choon Lim Glenn & Mingzhen Liu)

Фотосинтез в солнечных элементах следующего поколения

Обновлено: 04.05.2020
 982

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Flames

    Недавние публикации

    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  83
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  93
    Теплый и холодный тепловые потоки направлены на человека. VELUX

    Тепловой комфорт в зданиях: что из себя представляет и как достичь

    Обновлено: 26.03.2022  109

    Популярные категории

    • Энергоэффективность и энергосбережение44
    • Исследования41
    • Ядерная энергетика6
    • Природные ресурсы, экология и строительство90
    • Оборудование и материалы87

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2022 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.