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Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Technologie werden die Forschung und Entwicklung sowie die Anwendung neuer Materialien zunehmend zu einer wichtigen Triebkraft für den Fortschritt der Industrie. In letzter Zeit ist die Phasenwechselmaterial (PCM) auf Basis von Aluminiumpulver mLabor-Doppelschneckenextruder GTE35, angepasst von Granuwel Maschinen für eine Kunde aus Übersee, hat die Inbetriebnahme vor der Auslieferung erfolgreich abgeschlossen. Dies markiert den bevorstehenden Einsatz dieser innovativen Ausrüstung in wissenschaftlichen Forschungs- und Produktionsbereichen und unterstützt die Entwicklung der Phasenwechselmaterialtechnologie.
Granuwel GTE35 mLabor-Doppelschneckenextruder
Der Labor-Doppelschneckenextruder GTE35 verfügt über ein einzigartiges Zylinderdesign mit geteilter Struktur, das mehrere wesentliche Vorteile mit sich bringt:
1) Schnelle Reinigung:Das Design ermöglicht ein schnelles Öffnen des Zylinders, wodurch Materialrückstände gründlich entfernt werden können. Diese Funktion erleichtert dem Benutzer den Übergang zwischen verschiedenen Materialien erheblich und reduziert die zum Reinigen des Maschinenzylinders erforderliche Zeit. Herkömmliche integrierte Zylinderdesigns erfordern häufig viel Zeit und Aufwand für die Demontage und Reinigung, wohingegen der Zylinder mit geteilter Struktur dieses Problem effektiv löst und die experimentelle Effizienz verbessert.
2). Online-Recherche:Mit dem Zylinder mit geteilter Struktur können Benutzer den Schmelzzustand von Materialien online untersuchen. Durch die Beobachtung und Aufzeichnung von Materialänderungen während der Verarbeitung in Echtzeit können Forscher zuverlässigere Daten erhalten, was für den Bereich der Materialwissenschaft von Bedeutung ist.
3). Ausnahmebehandlung:Während des Versuchsablaufs kommt es gelegentlich zu ungewöhnlichen Situationen, wie beispielsweise einem Verklemmen der Schnecke. Das Design des Zylinders mit geteilter Struktur ermöglicht in solchen Fällen einen schnellen Zugang zum Inneren und erleichtert so die Reinigung des geschmolzenen Materials im Hohlraum. Dadurch entfällt die schwere Arbeit, die für die Demontage herkömmlicher integrierter Zylinder erforderlich ist, und die Ausfallzeiten der Geräte werden reduziert, was die Kontinuität und Stabilität der Versuche verbessert.
4). Temperaturregelung: Der Labor-Doppelschneckenextruder GTE35 ist außerdem mit einem fortschrittlichen Temperaturkontrollsystem ausgestattet, das eine gleichmäßige und stabile Temperaturverteilung während der Experimente gewährleistet. Dies ist besonders wichtig für Experimente, die eine präzise Temperaturkontrolle erfordern, und trägt zur Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Versuchsergebnisse bei.
Granuwel Spaltzylinder
2. Klassifizierung von Phasenwechselmaterialien
Phasenwechselmaterialien (PCM) können anhand ihrer chemischen Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften in drei Hauptkategorien eingeteilt werden: organische PCM, anorganische PCM und biobasierte PCM.
- Organische Phasenwechselmaterialien, hauptsächlich einschließlich1. Organische Phasenwechselmaterialien, hauptsächlich einschließlich Säuren und deren Ester, hauptsächlich einschließlich Paraffinwachs, Fettsäuren und deren Ester, Polyethylenglykol (PEG), Polyvinylpyrrolidon (PVP) und Polymilchsäure (PLA). Paraffinwachs wird aus Erdöl gewonnen, hat stabile chemische Eigenschaften und eine hohe latente Phasenwechselwärme und wird häufig in Solarwarmwasserbereitern, Gebäudeisolierungen und zur Kühlung elektronischer Geräte verwendet. Fettsäuren und deren Ester, die typischerweise aus tierischen und pflanzlichen Ölen gewonnen werden, sind gut biologisch abbaubar und thermisch stabil und eignen sich zur Temperaturregulierung in Textilien und Lebensmittelverpackungen. Polyethylenglykol (PEG) ist ein ungiftiges, geruchloses synthetisches Polymermaterial mit einstellbaren Phasenwechseltemperaturen, das häufig in medizinischen Hilfsmitteln, Kosmetika und Körperpflegeprodukten verwendet wird. Polyvinylpyrrolidon (PVP) und Polymilchsäure (PLA) spielen aufgrund ihrer guten Löslichkeit und Biokompatibilität bzw. biologischen Abbaubarkeit eine Rolle in Arzneimittelabgabesystemen und der Biomedizintechnik sowie bei Verpackungsmaterialien und im 3D-Druck.
- Anorganische Phasenwechselmaterialien, darunter hydratisierte Salze wie Natriumsulfatdecahydrat und Calciumchloridhexahydrat. Diese Materialien absorbieren beim Schmelzen große Mengen Wärme und werden hauptsächlich in passiven Solarheizsystemen und Kühlboxen in der Kühlkettenlogistik verwendet. Metalle wie Aluminium und Zink haben ebenfalls Phasenwechseleigenschaften und können als leistungsstarke Wärmeleitmedien verwendet werden. Darüber hinaus finden Metalllegierungen wie Gallium-Indium-Zinn-Legierungen (GaInSn) wichtige Anwendungen in der Kühlung elektronischer Geräte und in der Luft- und Raumfahrt. Graphit-Interkalationsverbindungen, die aus Graphit und Alkalimetallen oder anderen Elementen bestehen, besitzen eine ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit, wodurch sie für den Einsatz in Batterietechnologie und Wärmemanagementsystemen geeignet sind.
- Biobasierte Phasenwechselmaterialien bestehen hauptsächlich aus Pflanzenölen, Zellulosederivaten, Chitosan, Lignin, proteinbasierten Materialien, Algenextrakten und mikrobiellen Fermentationsprodukten. Diese Materialien werden aus landwirtschaftlichen Nebenprodukten, Pflanzenfasern, Krustentierschalen, Nebenprodukten der Holzverarbeitung und tierischen oder pflanzlichen Quellen gewonnen und stellen nachhaltige Ressourcen dar. Sie können zur Lebensmittelkonservierung, Temperaturkontrolle in landwirtschaftlichen Gewächshäusern, Wasseraufbereitung und im biomedizinischen Bereich eingesetzt werden.
Phasenwechselmaterial (PCM) auf Basis von Aluminiumpulver
3. Die Anwendungsaussichten von Phasenwechselmaterialien (PCM)
Neue Energiespeicher
- Solarthermische Energiespeicherung: Phasenwechselmaterialien können tagsüber überschüssige Sonnenwärme aufnehmen und speichern und sie nachts oder bei Spitzenbedarf wieder abgeben, wodurch eine stabile Wärmeenergieversorgung gewährleistet wird. Diese Anwendung verbessert nicht nur die Effizienz der Solarenergienutzung, sondern reduziert auch die Abhängigkeit von traditionellen Energiequellen.
- Geothermie-Systeme: In geothermischen Stromerzeugungs- und Heizsystemen können Phasenwechselmaterialien als temporäres Wärmespeichermedium dienen, um das Problem zwischen Angebot und Nachfrage auszugleichen und so die Betriebseffizienz und Wirtschaftlichkeit des Systems zu verbessern.
- Windenergieumwandlung:Bei der Stromerzeugung aus Windkraft können Schwankungen der Windgeschwindigkeit zu einer instabilen Stromproduktion führen. Durch die Verwendung von Phasenwechselmaterialien zur Energiespeicherung ist es möglich, Energie bei geringer Windgeschwindigkeit zu speichern und bei hoher Windgeschwindigkeit freizugeben, wodurch die Windkraft stabiler und zuverlässiger wird.
- Nutzung der Meeresenergie:Bei der Technologie zur Umwandlung von Meereswärmeenergie können Phasenwechselmaterialien eingesetzt werden, um die thermische Effizienz des Systems zu verbessern, indem sie Wärme aus dem Meerwasser aufnehmen und bei Bedarf freisetzen, wodurch neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Meeresenergie entstehen.
Wärmemanagement der Batterie
- Batteriepack für Elektrofahrzeuge: Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen wird das Wärmemanagement von Batteriepacks immer wichtiger. Phasenwechselmaterialien können die beim Batteriebetrieb entstehende Wärme effektiv absorbieren und so eine Überhitzung verhindern, die zu Leistungseinbußen oder sogar Sicherheitsvorfällen führen könnte.
- Mobile elektronische Geräte:Smartphones, Tablets und andere tragbare elektronische Geräte erzeugen bei längerem Gebrauch erhebliche Wärme. Der Einsatz von Phasenwechselmaterialien kann dazu beitragen, dass diese Geräte Wärme effektiver ableiten, ihre Lebensdauer verlängern und das Benutzererlebnis verbessern.
- Kühlung von Rechenzentren:Server und andere elektronische Geräte in Rechenzentren erzeugen während des Betriebs erhebliche Wärme. Der Einsatz von Phasenwechselmaterialien für das Wärmemanagement kann den Energieverbrauch erheblich senken, den Bedarf an Klimaanlagen verringern und die Geräte auf optimaler Betriebstemperatur halten.
- Schutz militärischer Ausrüstung: Manche militärischen Geräte können beim Einsatz in extremen Umgebungen hohen Temperaturen ausgesetzt sein. Die Einarbeitung von Phasenwechselmaterialien kann diesen Geräten eine zusätzliche Schutzschicht verleihen und so ihren normalen Betrieb unter rauen Bedingungen sicherstellen.
Temperaturregulierung in Gebäuden und im medizinischen Bereich
- Intelligente Gebäude:Durch die Integration der Internet of Things-Technologie können Phasenwechselmaterialien die Innentemperatur automatisch regulieren. Wenn beispielsweise die Außentemperatur steigt, absorbieren die Materialien Wärme und schmelzen; wenn die Außentemperatur sinkt, beginnen sie zu erstarren und geben Wärme ab, wodurch ein angenehmes Raumklima aufrechterhalten wird.
- Operationssäle im Krankenhaus:Bei Operationen gelten äußerst strenge Temperaturanforderungen. Phasenwechselmaterialien können zur Kontrolle von Temperaturschwankungen in Operationssälen eingesetzt werden, um die Sicherheit und den Komfort chirurgischer Eingriffe zu gewährleisten.
- Kühlkettenlogistik: Der Transport von Arzneimitteln erfordert eine strenge Temperaturkontrolle. Phasenwechselmaterialien können zur Herstellung von Wärmedämmboxen verwendet werden, wodurch sichergestellt wird, dass die Arzneimittel während des gesamten Transportprozesses im geeigneten Temperaturbereich bleiben.
Textilindustrie
- Outdoor-Sportausrüstung: Für Outdoor-Sportbegeisterte entwickelte Kleidung wird aus Phasenwechselmaterialien hergestellt, die die Innentemperatur automatisch an äußere Temperaturschwankungen anpassen können, sodass sich der Träger jederzeit wohlfühlt.
- Spezialisierte Berufsuniformen: Arbeitsuniformen für spezielle Berufe wie Feuerwehrleute und Astronauten können auch Phasenwechselmaterialien enthalten, um den Herausforderungen unter extremen Temperaturbedingungen gerecht zu werden. Diese Materialien bieten in kritischen Momenten den notwendigen Schutz und gewährleisten so die Sicherheit der Arbeiter.
4. Herausforderungen und zukünftige Forschungsrichtungen
Trotz des erheblichen Anwendungspotenzials von Phasenwechselmaterialien gibt es noch einige Herausforderungen, wie z. B. geringe Wärmeleitfähigkeit, Leckageprobleme und hohe Kosten. Zukünftige Forschung wird sich auf die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von Materialien, die Senkung der Produktionskosten und die Entwicklung neuer Arten von Phasenwechselmaterialien konzentrieren. Bioinspirierte Strategien und die Entwicklung von Nanotechnologie werden neue Ansätze zur Lösung dieser Probleme bieten.
5. Die Bedeutung des Gte35-Labor-Doppelschneckenextruders von Granuwel Machinery
Die Einführung des Labor-Doppelschneckenextruders GTE35 von Granuwel Machinery bietet Kunden nicht nur ein effizientes Experimentierwerkzeug, sondern verleiht auch der Entwicklung des gesamten Bereichs der Phasenwechselmaterialien neue Dynamik. Da sich die Technologie ständig verbessert und die Anwendungsgebiete immer umfangreicher werden, haben wir Grund zu der Annahme, dass Phasenwechselmaterialien in den zukünftigen Bereichen Energie und Umwelt eine immer wichtigere Rolle spielen werden.