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Con el avance continuo de la tecnología, la investigación, el desarrollo y la aplicación de nuevos materiales se están convirtiendo cada vez más en una fuerza importante que impulsa el progreso de la industria. Material de cambio de fase a base de polvo de aluminio (PCM) yoExtrusora de doble husillo de laboratorio GTE35, personalizado por Maquinaria Granuwel para un Cliente extranjero, ha completado con éxito la puesta en servicio previa a la entrega, lo que marca el inminente despliegue de este innovador equipo en los campos de la investigación científica y la producción, apoyando el desarrollo de la tecnología de materiales de cambio de fase.
Granuwel GTE35 yoExtrusora de doble husillo de laboratorio
La extrusora de doble tornillo de laboratorio GTE35 adopta un diseño de cilindro de estructura dividida único, que aporta varias ventajas significativas:
1) .Limpieza rápida:El diseño permite que el cilindro se abra rápidamente, lo que permite una limpieza completa de los residuos de material. Esta característica facilita enormemente las transiciones del usuario entre diferentes materiales, lo que reduce el tiempo necesario para limpiar el cilindro de la máquina. Los diseños tradicionales de cilindros integrados suelen requerir mucho tiempo y esfuerzo para el desmontaje y la limpieza, mientras que el cilindro de estructura dividida aborda este problema de manera eficaz, mejorando la eficiencia experimental.
2) Investigación en línea:El cilindro de estructura dividida permite a los usuarios estudiar el estado de fusión de los materiales en línea. Al observar y registrar los cambios en tiempo real del material durante el procesamiento, los investigadores pueden obtener un respaldo de datos más confiable, lo que es importante para el campo de la ciencia de los materiales.
3) Manejo de excepciones:Durante el proceso experimental, ocasionalmente se producen situaciones anormales como el atasco de los tornillos. El diseño del cilindro de estructura partida permite un rápido acceso al interior en estos casos, facilitando la limpieza del material fundido dentro de la cavidad. Esto evita la pesada mano de obra que requiere el desmontaje de los cilindros integrados tradicionales y reduce el tiempo de inactividad de los equipos, mejorando la continuidad y la estabilidad de los experimentos.
4) Control de temperatura:La extrusora de doble husillo para laboratorio GTE35 también está equipada con un sistema avanzado de control de temperatura que garantiza una distribución uniforme y estable de la temperatura durante los experimentos. Esto es particularmente importante para los experimentos que requieren un control preciso de la temperatura, lo que contribuye a la precisión y repetibilidad de los resultados experimentales.
Cilindro de estructura dividida Granuwel
2. Clasificación de los materiales de cambio de fase
Los materiales de cambio de fase (PCM) se pueden clasificar en tres categorías principales según su composición química y propiedades físicas: PCM orgánico, PCM inorgánico y PCM de origen biológico.
- Materiales orgánicos de cambio de fase, que incluyen principalmente 1. Materiales orgánicos de cambio de fase, que incluyen principalmente ácidos y sus ésteres, que incluyen principalmente cera de parafina, ácidos grasos y sus ésteres, polietilenglicol (PEG), polivinilpirrolidona (PVP) y ácido poliláctico (PLA). La cera de parafina, extraída del petróleo, tiene propiedades químicas estables y un alto calor latente de cambio de fase, ampliamente utilizado en calentadores solares de agua, aislamiento de edificios y enfriamiento de equipos electrónicos. Los ácidos grasos y sus ésteres, típicamente derivados de aceites animales y vegetales, poseen buena biodegradabilidad y estabilidad térmica, adecuados para la regulación de la temperatura en textiles y envases de alimentos. El polietilenglicol (PEG) es un material polimérico sintético no tóxico e inodoro con temperaturas de cambio de fase ajustables, ampliamente utilizado en suministros médicos, cosméticos y productos de cuidado personal. La polivinilpirrolidona (PVP) y el ácido poliláctico (PLA) desempeñan funciones en los sistemas de administración de fármacos y en la ingeniería biomédica, así como en los materiales de envasado y la impresión 3D debido a su buena solubilidad, biocompatibilidad y biodegradabilidad, respectivamente.
- Materiales de cambio de fase inorgánicos, incluidas sales hidratadas como el sulfato de sodio decahidratado y el cloruro de calcio hexahidratado. Estos materiales absorben una gran cantidad de calor durante la fusión y se utilizan principalmente en sistemas de calefacción solar pasivos y cajas de refrigeración en la logística de la cadena de frío. Los metales como el aluminio y el zinc también tienen propiedades de cambio de fase y se pueden utilizar como medios de conducción térmica de alto rendimiento. Además, las aleaciones metálicas como la aleación de galio-indio-estaño (GaInSn) tienen aplicaciones importantes en la refrigeración de dispositivos electrónicos y en el campo aeroespacial. Los compuestos de intercalación de grafito, compuestos de grafito y metales alcalinos u otros elementos, poseen una excelente conductividad eléctrica y térmica, lo que los hace adecuados para su uso en tecnología de baterías y sistemas de gestión térmica.
- Materiales de cambio de fase de origen biológico, compuestos principalmente de aceites vegetales, derivados de celulosa, quitosano, lignina, materiales a base de proteínas, extractos de algas y productos de fermentación microbiana. Estos materiales se extraen de subproductos agrícolas, fibras vegetales, caparazones de crustáceos, subproductos del procesamiento de la madera y fuentes animales o vegetales, lo que representa recursos sostenibles. Se pueden utilizar en la conservación de alimentos, el control de temperatura en invernaderos agrícolas, el tratamiento del agua y el campo biomédico.
Material de cambio de fase a base de polvo de aluminio (PCM)
3. Perspectivas de aplicación de los materiales de cambio de fase (Pcm)
Nuevo almacenamiento de energía
- Almacenamiento de energía solar térmica:Los materiales de cambio de fase pueden absorber y almacenar el exceso de calor solar durante el día y liberarlo por la noche o durante los picos de demanda, lo que proporciona un suministro de energía térmica estable. Esta aplicación no solo mejora la eficiencia de utilización de la energía solar, sino que también reduce la dependencia de las fuentes de energía tradicionales.
- Sistemas de energía geotérmica:En los sistemas de generación de energía geotérmica y calefacción, los materiales de cambio de fase pueden servir como medio de almacenamiento térmico temporal para equilibrar la diferencia entre la oferta y la demanda, mejorando la eficiencia de la operación del sistema y la viabilidad económica.
- Conversión de energía eólica:En el caso de la generación de energía eólica, las fluctuaciones en la velocidad del viento pueden generar una producción eléctrica inestable. Al utilizar materiales de cambio de fase para almacenar energía, es posible almacenarla durante períodos de baja velocidad del viento y liberarla durante períodos de alta velocidad, lo que hace que la energía eólica sea más estable y confiable.
- Utilización de la energía oceánica:En la tecnología de conversión de energía térmica oceánica, los materiales de cambio de fase se pueden utilizar para mejorar la eficiencia térmica del sistema absorbiendo calor del agua de mar y liberándolo cuando sea necesario, lo que proporciona nuevas posibilidades para el desarrollo de la energía marina.
Gestión térmica de la batería
- Paquete de baterías para vehículos eléctricos:A medida que los vehículos eléctricos se generalizan, la gestión térmica de los paquetes de baterías adquiere cada vez mayor importancia. Los materiales de cambio de fase pueden absorber eficazmente el calor generado durante el funcionamiento de la batería, lo que evita el sobrecalentamiento que podría provocar una degradación del rendimiento o incluso incidentes de seguridad.
- Dispositivos electrónicos móviles:Los teléfonos inteligentes, tabletas y otros dispositivos electrónicos portátiles generan una cantidad importante de calor durante el uso prolongado. La aplicación de materiales de cambio de fase puede ayudar a estos dispositivos a disipar el calor de manera más eficaz, lo que prolonga su vida útil y mejora la experiencia del usuario.
- Refrigeración del centro de datos:Los servidores y otros dispositivos electrónicos de los centros de datos generan una cantidad considerable de calor durante su funcionamiento. El uso de materiales de cambio de fase para la gestión térmica puede reducir significativamente el consumo de energía, disminuir la necesidad de aire acondicionado y mantener los equipos a temperaturas de funcionamiento óptimas.
- Protección de equipos militares:Algunos equipos militares pueden estar expuestos a altas temperaturas cuando funcionan en entornos extremos. La incorporación de materiales de cambio de fase puede proporcionar una capa protectora adicional para estos dispositivos, asegurando su funcionamiento normal en condiciones adversas.
Regulación de la temperatura en los edificios y en el ámbito médico
- Edificios inteligentes:Los materiales de cambio de fase, que se integran con la tecnología de Internet de las cosas, pueden regular automáticamente las temperaturas interiores. Por ejemplo, cuando las temperaturas exteriores aumentan, los materiales absorben calor y se derriten; cuando las temperaturas exteriores bajan, comienzan a solidificarse y a liberar calor, manteniendo así un ambiente interior confortable.
- Quirófanos de Hospital:Los requisitos de temperatura durante las intervenciones quirúrgicas son extremadamente estrictos. Los materiales de cambio de fase se pueden utilizar para controlar las fluctuaciones de temperatura en los quirófanos, lo que garantiza la seguridad y la comodidad de los procedimientos quirúrgicos.
- Logística de cadena de frío:El transporte de productos farmacéuticos requiere un control estricto de la temperatura. Los materiales de cambio de fase se pueden utilizar para fabricar cajas de aislamiento térmico, lo que garantiza que los medicamentos permanezcan dentro del rango de temperatura adecuado durante todo el proceso de transporte.
Industria textil
- Equipamiento deportivo al aire libre: La ropa desarrollada para los entusiastas de los deportes al aire libre está confeccionada con materiales de cambio de fase, capaces de ajustar automáticamente la temperatura interna en función de los cambios de temperatura externa, manteniendo a los usuarios cómodos en todo momento.
- Uniformes ocupacionales especializados: Los uniformes de trabajo para profesiones especiales como bomberos y astronautas también pueden incorporar materiales de cambio de fase para enfrentar los desafíos en condiciones de temperatura extremas. Estos materiales brindan la protección necesaria en momentos críticos, garantizando la seguridad de los trabajadores.
4. Desafíos y futuras direcciones de investigación
A pesar del potencial de aplicación significativo de los materiales de cambio de fase, aún existen algunos desafíos, como la baja conductividad térmica, los problemas de fugas y los altos costos. Las investigaciones futuras se centrarán en mejorar la conductividad térmica de los materiales, reducir los costos de producción y desarrollar nuevos tipos de materiales de cambio de fase. Las estrategias de inspiración biológica y el desarrollo de la nanotecnología proporcionarán nuevos enfoques para resolver estos problemas.
5. La importancia de la extrusora de doble husillo para laboratorio Gte35 de Granuwel Machinery
El lanzamiento de la extrusora de doble husillo para laboratorio GTE35 de Granuwel Machinery no solo ofrece a los clientes una herramienta experimental eficiente, sino que también inyecta nueva vitalidad al desarrollo de todo el campo de los materiales de cambio de fase. A medida que la tecnología continúa mejorando y las aplicaciones se profundizan, tenemos motivos para creer que los materiales de cambio de fase desempeñarán un papel más importante en los futuros campos de la energía y el medio ambiente.