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Avec les progrès constants de la technologie, la recherche, le développement et l'application de nouveaux matériaux deviennent de plus en plus un moteur important du progrès industriel. Récemment, le matériau à changement de phase (MCP) à base de poudre d'aluminium lExtrudeuse bivis aboratoire GTE35personnalisé par Machines Granuwel pour un client étrangerLa mise en service avant livraison a été effectuée avec succès. Cela marque le déploiement imminent de cet équipement innovant dans les domaines de la recherche scientifique et de la production, soutenant le développement de la technologie des matériaux à changement de phase.
Granuwel GTE35 lextrudeuse à double vis aboratoire
L'extrudeuse à double vis de laboratoire GTE35 adopte une conception unique de cylindre à structure divisée, ce qui lui confère plusieurs avantages significatifs :
1) Nettoyage rapideLa conception permet au cylindre de s'ouvrir rapidement, ce qui permet un nettoyage complet des résidus de matériaux. Cette caractéristique facilite grandement le passage de l'utilisateur d'un matériau à l'autre, réduisant ainsi le temps nécessaire au nettoyage du cylindre de la machine. Les cylindres intégrés traditionnels nécessitent souvent beaucoup de temps et d'efforts pour le démontage et le nettoyage, alors que le cylindre à structure divisée résout efficacement ce problème, améliorant ainsi l'efficacité de l'expérience.
2). Recherche en ligne :Le cylindre à structure divisée permet aux utilisateurs d'étudier l'état de fusion des matériaux en ligne. En observant et en enregistrant en temps réel les changements survenant dans le matériau au cours du traitement, les chercheurs peuvent obtenir des données plus fiables, ce qui est important pour le domaine de la science des matériaux.
3). Traitement des exceptions :Au cours du processus expérimental, des situations anormales telles que le blocage de la vis se produisent occasionnellement. La conception du cylindre à structure divisée permet d'accéder rapidement à l'intérieur dans ces cas-là, ce qui facilite le nettoyage du matériau fondu à l'intérieur de la cavité. Cela évite la lourdeur du travail nécessaire au démontage des cylindres intégrés traditionnels et réduit les temps d'arrêt de l'équipement, améliorant ainsi la continuité et la stabilité des expériences.
4). Contrôle de la température: L'extrudeuse à double vis de laboratoire GTE35 est également équipée d'un système avancé de contrôle de la température qui assure une distribution uniforme et stable de la température pendant les expériences. Ceci est particulièrement important pour les expériences nécessitant un contrôle précis de la température, contribuant ainsi à la précision et à la répétabilité des résultats expérimentaux.
Cylindre à structure divisée Granuwel
2. Classification des matériaux à changement de phase
Les matériaux à changement de phase (MCP) peuvent être classés en trois catégories principales en fonction de leur composition chimique et de leurs propriétés physiques : les MCP organiques, les MCP inorganiques et les MCP d'origine biologique.
- Matériaux organiques à changement de phase, comprenant principalement1. Les matériaux organiques à changement de phase comprennent principalement les acides et leurs esters, notamment la paraffine, les acides gras et leurs esters, le polyéthylène glycol (PEG), le polyvinylpyrrolidone (PVP) et l'acide polylactique (PLA). La cire de paraffine, extraite du pétrole, possède des propriétés chimiques stables et une chaleur latente de changement de phase élevée. Elle est largement utilisée dans les chauffe-eau solaires, l'isolation des bâtiments et le refroidissement des équipements électroniques. Les acides gras et leurs esters, généralement dérivés d'huiles animales et végétales, possèdent une bonne biodégradabilité et une bonne stabilité thermique, et conviennent à la régulation de la température dans les textiles et les emballages alimentaires. Le polyéthylène glycol (PEG) est un polymère synthétique non toxique et inodore dont la température de changement de phase est réglable. Il est largement utilisé dans les fournitures médicales, les cosmétiques et les produits de soins personnels. Le polyvinylpyrrolidone (PVP) et l'acide polylactique (PLA) jouent un rôle dans les systèmes d'administration de médicaments et l'ingénierie biomédicale, ainsi que dans les matériaux d'emballage et l'impression 3D, en raison de leur bonne solubilité, de leur biocompatibilité et de leur biodégradabilité, respectivement.
- Matériaux inorganiques à changement de phase, y compris les sels hydratés tels que le sulfate de sodium décahydraté et le chlorure de calcium hexahydraté. Ces matériaux absorbent une grande quantité de chaleur pendant la fusion et sont principalement utilisés dans les systèmes de chauffage solaire passif et les boîtes de réfrigération dans la logistique de la chaîne du froid. Les métaux comme l'aluminium et le zinc ont également des propriétés de changement de phase et peuvent être utilisés comme supports de conduction thermique à haute performance. En outre, les alliages métalliques tels que l'alliage gallium-indium-étain (GaInSn) ont des applications importantes dans le refroidissement des appareils électroniques et dans le domaine aérospatial. Les composés d'intercalation du graphite, composés de graphite et de métaux alcalins ou d'autres éléments, possèdent une excellente conductivité électrique et thermique, ce qui les rend utilisables dans la technologie des batteries et les systèmes de gestion thermique.
- Les matériaux à changement de phase d'origine biologique, principalement composés d'huiles végétales, de dérivés de cellulose, de chitosane, de lignine, de matériaux à base de protéines, d'extraits d'algues et de produits de fermentation microbienne. Ces matériaux sont extraits de sous-produits agricoles, de fibres végétales, de carapaces de crustacés, de sous-produits de la transformation du bois et de sources animales ou végétales, ce qui représente des ressources durables. Ils peuvent être utilisés pour la conservation des aliments, le contrôle de la température dans les serres agricoles, le traitement de l'eau et le domaine biomédical.
Matériau à changement de phase (MCP) à base de poudre d'aluminium
3. Perspectives d'application des matériaux à changement de phase (MCP)
Nouveau stockage de l'énergie
- Stockage de l'énergie solaire thermique: Les matériaux à changement de phase peuvent absorber et stocker l'excès de chaleur solaire pendant la journée et le restituer pendant la nuit ou lors des pics de demande, fournissant ainsi un approvisionnement stable en énergie thermique. Cette application permet non seulement d'améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'énergie solaire, mais aussi de réduire la dépendance à l'égard des sources d'énergie traditionnelles.
- Systèmes d'énergie géothermique: Dans les systèmes de production d'énergie et de chauffage géothermiques, les matériaux à changement de phase peuvent servir de moyen de stockage thermique temporaire pour équilibrer la différence entre l'offre et la demande, améliorant ainsi l'efficacité du fonctionnement du système et sa viabilité économique.
- Conversion de l'énergie éolienne :Dans le cas de la production d'énergie éolienne, les fluctuations de la vitesse du vent peuvent entraîner une production électrique instable. En utilisant des matériaux à changement de phase pour stocker l'énergie, il est possible de stocker l'énergie pendant les périodes de faible vitesse du vent et de la libérer pendant les périodes de forte vitesse du vent, ce qui rend l'énergie éolienne plus stable et plus fiable.
- Utilisation de l'énergie des océans :Dans la technologie de conversion de l'énergie thermique des océans, les matériaux à changement de phase peuvent être utilisés pour améliorer l'efficacité thermique du système en absorbant la chaleur de l'eau de mer et en la libérant en cas de besoin, ce qui offre de nouvelles possibilités pour le développement de l'énergie marine.
Gestion thermique des batteries
- Batterie de véhicule électrique: Avec la généralisation des véhicules électriques, la gestion thermique des batteries devient de plus en plus importante. Les matériaux à changement de phase peuvent absorber efficacement la chaleur générée pendant le fonctionnement de la batterie, évitant ainsi une surchauffe qui pourrait entraîner une dégradation des performances, voire des incidents de sécurité.
- Appareils électroniques mobiles :Les smartphones, tablettes et autres appareils électroniques portables génèrent une chaleur importante lors d'une utilisation prolongée. L'application de matériaux à changement de phase peut aider ces appareils à dissiper la chaleur plus efficacement, prolongeant ainsi leur durée de vie et améliorant l'expérience de l'utilisateur.
- Refroidissement des centres de données :Les serveurs et autres appareils électroniques des centres de données génèrent une chaleur considérable pendant leur fonctionnement. L'utilisation de matériaux à changement de phase pour la gestion thermique permet de réduire considérablement la consommation d'énergie, de diminuer le besoin de climatisation et de maintenir l'équipement à des températures de fonctionnement optimales.
- Protection des équipements militaires: Certains équipements militaires peuvent être soumis à des températures élevées lorsqu'ils fonctionnent dans des environnements extrêmes. L'incorporation de matériaux à changement de phase peut fournir une couche de protection supplémentaire pour ces appareils, assurant leur fonctionnement normal dans des conditions difficiles.
Régulation de la température dans les bâtiments et dans le domaine médical
- Bâtiments intelligents :Intégrés à la technologie de l'Internet des objets, les matériaux à changement de phase peuvent réguler automatiquement les températures intérieures. Par exemple, lorsque les températures extérieures augmentent, les matériaux absorbent la chaleur et fondent ; lorsque les températures extérieures baissent, ils commencent à se solidifier et à libérer de la chaleur, ce qui permet de maintenir un environnement intérieur confortable.
- Salles d'opération des hôpitaux :Les exigences en matière de température pendant les opérations chirurgicales sont extrêmement strictes. Les matériaux à changement de phase peuvent être utilisés pour contrôler les fluctuations de température dans les salles d'opération, garantissant ainsi la sécurité et le confort des procédures chirurgicales.
- Logistique de la chaîne du froid: Le transport de produits pharmaceutiques exige un contrôle rigoureux de la température. Les matériaux à changement de phase peuvent être utilisés pour fabriquer des boîtes d'isolation thermique, garantissant que les médicaments restent dans la plage de température appropriée tout au long du processus de transport.
Industrie textile
- Équipement pour les sports de plein air : Les vêtements conçus pour les amateurs de sports de plein air sont fabriqués avec des matériaux à changement de phase, capables d'ajuster automatiquement la température interne en fonction des changements de température externe, ce qui permet à l'utilisateur d'être toujours à l'aise.
- Uniformes professionnels spécialisés : Les uniformes de travail pour les professions spéciales telles que les pompiers et les astronautes peuvent également incorporer des matériaux à changement de phase pour répondre aux défis posés par les conditions de température extrêmes. Ces matériaux offrent la protection nécessaire dans les moments critiques, garantissant ainsi la sécurité des travailleurs.
4. Défis et orientations futures de la recherche
Malgré l'important potentiel d'application des matériaux à changement de phase, certains problèmes subsistent, tels qu'une faible conductivité thermique, des problèmes de fuite et des coûts élevés. La recherche future se concentrera sur l'amélioration de la conductivité thermique des matériaux, la réduction des coûts de production et le développement de nouveaux types de matériaux à changement de phase. Les stratégies bio-inspirées et le développement des nanotechnologies fourniront de nouvelles approches pour résoudre ces problèmes.
5. L'importance de l'extrudeuse à double vis de laboratoire Gte35 de Granuwel Machinery
Le lancement de l'extrudeuse à double vis de laboratoire GTE35 de Granuwel Machinery fournit non seulement aux clients un outil expérimental efficace, mais insuffle également une nouvelle vitalité au développement de l'ensemble du secteur des matériaux à changement de phase. Au fur et à mesure que la technologie s'améliore et que les applications se multiplient, nous avons des raisons de croire que les matériaux à changement de phase joueront un rôle plus important dans les domaines de l'énergie et de l'environnement à l'avenir.