Исследователи из Университета Чжэнчжоу и Института технологии процессов (IPE) Китайской академии наук разработали интеллектуальный материал, который сочетает в себе полую многооболочечную структуру (HoMS) TiO2 и термочувствительный полимер для автоматического контроля передачи тепла.
Тепло является наиболее широко используемой движущей силой для химических реакций, но сжигание ископаемого топлива приводит к огромным выбросам CO2. Эффективное управление тепловой энергией является ключевым требованием для экологически чистого производства.
Разработка интеллектуального материала, который может автоматически контролировать теплопередачу, — это способ ограничить такие выбросы. Целью этого интеллектуального материала является теплоизоляция при относительно низких температурах и отвод тепла при перегреве реакционной системы.
«HoMS состоит из нескольких оболочек и независимых замкнутых полостей между оболочками. Он обладает уникальными свойствами передачи энергии и представляет собой совершенно особую структуру среди всех полых материалов», — сказал профессор Ван Дэн из IPE.
Быстрое развитие HoMS началось с разработки подхода последовательного шаблонирования в 2009 году, и годы исследований показали, что он обладает преимуществом в эффективном воздействии на поверхность и оптимизированном массопереносе.
По словам профессора Ян Найляна, полая структура с несколькими оболочками может обеспечить больше поверхностей и, таким образом, еще больше препятствовать конвекции и передаче тепла, что делает ее более благоприятной для теплоизоляции.
«Композиты HoMS-полимер обладают интеллектуальной теплоизоляцией и демонстрируют превосходные теплоизоляционные свойства ниже заданной температуры. Если система перегревается, теплопроводность автоматически увеличивается, чтобы высвободить накопленную энергию», — сказал профессор Ду Цзян.
Исследование показывает, что термочувствительный полимер является перспективной моделью для создания тепловых полей и впервые раскрывает способ передачи тепла через ГМС. Этот композит демонстрирует необычное двухстадийное эндотермическое поведение, при котором изменяется направление теплового потока в матрице материала. Энергия аккумулируется в ГМС, который работает как резервуар тепла для регулирования теплового потока.
Эта работа открывает новые возможности для разработки интеллектуальных реакторов для «зеленой» химической промышленности, тем самым создавая больше возможностей для приложений, связанных с теплом, и повышая потенциал эффективного использования энергии.