1 前言

1.1 相变材料简介

相变材料（Phase Change Materials，PCM）就是指随着温度在变化范围的过程中（即通常所说的相变范围）它的物理性质和化学结构会发生一系列变化，同时还能够提供潜热的一种物质，例如，该材料能够实现固态与液态的互相转换。相变材料完成固态和液态转换的过程叫做相变，在相变过程中相变材料需要吸收（释放）潜热[1]。人们日常生活中不可或缺的物质——水就是一种相变材料，在它的温度低于0摄氏度时，水开始由液态转变为固态，在发生这一变化时，会释放出很多热量。相反，在温度高于0摄氏度时，水由固态融化成液态，这一过程需要吸收大量的热量。水由固态变成液态或者由液态变成固态的过程总称为相变过程。同时，如果冰的体积越大，则完成融化需要花费更多的时间，这是我们生活中接触的一个很典型的例子。

1.2相变材料的特性

下列所示为微胶囊相变材料的几点特性[3]：

（1）微胶囊相变材料可以使原有相变材料的工作更加稳定。以往的相变材料稳定性相对较差，在相变过程中容易出现过冷以及相分离的状况。在微胶囊相变材料出现之后，上述问题都得到了解决。

（2）使传统相变材料的传热性能得到增强。在微胶囊的粒径较小时，微胶囊的壁材不是很厚时，通常处于在0.2nm到10nm之间，可以使材料更好的进行热传递，提升材料的使用效率。

（3）传统材料的加工特性得到改善。微胶囊相变材料的颗粒小且均匀，可以更好的和一些高分子材料相结合组成性能更加优越的复合高分子相变材料。

（4）封装起来特变简单方便，还能够尽可能的减少材料的毒性，绿色无污染。

1.3微胶囊制备技术的概述

在制备微胶囊的时候，本课题可以将其分为以下几步进行：（1）将固体、液体以及气体分开；（2）以细分的微粒为中心，并将微粒包裹在里面。到目前为止有非常多的方法能够制备微胶囊，但还没出现一个能制备所有微胶囊的办法。现在的研究重点主要集中在特定胶囊的制备上以及微胶囊的应用。目前人们主要在研究如何制备微胶囊及其生产方式上。经过长期的发展，又出现了以下几种生产微胶囊的方法，具体有：喷雾干燥烘干法、分离制备法以及溶剂蒸发游离法[2]。使用这些方法来制备微胶囊的时候容易破坏其中的生物活性，因此这些方法难以在医药以及生物领域推广。所以，在进行上述操作时必须在低温下完成。选择物理方法来生产微胶囊时，对生产条件的要求较低，其缺点是生产规模小，同时生产的微胶囊颗粒的直径较大，无法满足小粒径的需求。

所以，在制备微胶囊过程中，一定要依照芯材的特点以及需要达到的需求来选取合理的制备方法，还需要对选定的方法的影响因素进行考虑，并比较各种方法的优缺点，只有这样才能制备出满足需求的微胶囊。

1.4微胶囊的性能表征

通常情况下，根据结构的不同可以将微胶囊分成单壁和多壁等。在微胶囊里面的芯材出现不同种类的分布形态，这与微胶囊制备的方法和芯材、囊材的特性相关，这些都会影响到微胶囊的力学性能以及使用的稳定性，因此需要使用特定的方法分析微胶囊表面的形态表征。

微胶囊的制备方法、可重复利用次数等都会受到其力学强度的影响，力学强度由以下几要素组成：囊壁的弹性、韧性以及致密性。所以，现在很多研究者都将注意力集中在微胶囊力学强度的研究上，同时想法设法实现力学强度的量化，由此并出现了与力学强度有关的表征办法。微胶囊的力学强度利用破损率来表示，而破损率指的是在经过一定数量的循环次数后，破裂的微胶囊数量和试验数量总数一比。微胶囊的力学强度与其破损率有关，通常成正比关系。