泡沫金屬的案例
ABAQUS泡沫金屬泡沫鋁泡沫鎳多孔結(jié)構(gòu)
泡沫金屬，又稱為多孔金屬，常見的類型有泡沫鋁、泡沫鎳、泡沫鈦等，是一種具有三維連通孔隙結(jié)構(gòu)的新型工程材料。它結(jié)合了金屬和泡沫材料的優(yōu)點(diǎn)，擁有獨(dú)特的物理、力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立具備連通孔隙結(jié)構(gòu)的三維泡沫金屬結(jié)構(gòu)模型。
泡沫金屬通過CAD球體密堆積3D插件V2.0版本建立，其中的球體最小間距參數(shù)應(yīng)設(shè)置為負(fù)數(shù)，以確保生成的模型中的孔隙具備連通性。
為達(dá)到泡沫金屬孔隙穿過邊界的效果，需要截取模型的內(nèi)部區(qū)域。刪除所有紅色球體，在模型內(nèi)部新建一個(gè)長方體部件，并用交集建立新模型。
將模型導(dǎo)出為sat文件，即可導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)建立連通孔隙的泡沫金屬部件。
可對金屬泡沫模型劃分網(wǎng)格及進(jìn)行后續(xù)模擬。
展開 COMSOL多孔金屬結(jié)構(gòu)泡沫鋁泡沫鎳連通孔模型
泡沫金屬，亦稱多孔金屬，涵蓋了如泡沫鋁、泡沫鎳及泡沫鈦等多種類型，是一種具備三維連通孔隙結(jié)構(gòu)的先進(jìn)工程材料。該材料融合了金屬與泡沫材料的特性優(yōu)勢，形成了獨(dú)特的物理和力學(xué)性能，因而被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。本案例旨在描述如何在COMSOL軟件中構(gòu)建具有連通孔隙結(jié)構(gòu)特征的三維泡沫金屬模型。
泡沫金屬的建模可通過CAD球體密堆積3D插件V2.0版本實(shí)現(xiàn)，其中為確保生成模型中孔隙的連通性，球體間的最小間距參數(shù)應(yīng)設(shè)定為負(fù)值。截取模型的內(nèi)部區(qū)域作為泡沫金屬模型。
在AutoCAD中將模型導(dǎo)出為SAT文件格式后，可導(dǎo)入COMSOL軟件中，以建立具有連通孔隙結(jié)構(gòu)的泡沫金屬部件。
根據(jù)模擬需求，可對多孔結(jié)構(gòu)部件設(shè)定相應(yīng)的材料屬性。
此外，還需根據(jù)模擬要求完成網(wǎng)格劃分，以確保分析的精確性與計(jì)算效率。
展開 Comsol的泡沫金屬模型 ￥680
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學(xué)耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p> 泡沫金屬是指含有泡沫氣孔的特種金屬材料。通過其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，泡沫金屬擁有密度小、隔熱性能好、隔音性能好以及能夠吸收<a href="https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E7%A3%81%E6%B3%A2/102449" rel="noopener noreferrer" target="_blank">電磁波</a>等一系列良好優(yōu)點(diǎn)，是隨著人類科技逐步發(fā)展起來的一類新型材料常用于航空航天、石油化工等一系列工業(yè)開發(fā)上。</p><p><br></p><p>以下是電鏡掃描的一種泡沫金屬微觀結(jié)構(gòu)。</p><p>可以看到泡沫金屬的孔隙率很高，內(nèi)部由近似周期排列的骨架單元組成。</p><p><img src="http://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202012/78832b9684784574bf87e5096e74f8da.png"></p><p><br></p><p>參考電鏡照片，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)泡沫金屬的一個(gè)基本單元，以下是三視圖展示。這是一個(gè)4*4*4微米的單元。
展開 LS-DYNA中的金屬泡沫材料
一、金屬泡沫材料簡介
目前常用金屬泡沫材料主要為泡沫鋁，國內(nèi)的主流商業(yè)制備方法為發(fā)泡法，即在鋁或鋁合金基體中增加發(fā)泡劑，通過控制壓力來完成發(fā)泡。本文即以泡沫鋁為例進(jìn)行討論。
泡沫鋁的力學(xué)性能受基體材料力學(xué)性能和細(xì)觀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)兩方面的影響，因此不同廠家生產(chǎn)的泡沫鋁即使相對密度相近，力學(xué)性能也各不相同。可以通過單軸壓縮實(shí)驗(yàn)獲取特定泡沫鋁的宏觀力學(xué)性能。
下圖為典型的泡沫鋁壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線，其中主要分為彈性段，平臺段和密實(shí)段。長長的平臺段是這種材料的特點(diǎn)，也是其吸能的主要階段。
此外，彈性段只是近似彈性段，同時(shí)其斜率一般小于真實(shí)的泡沫鋁彈性模量。要獲得泡沫鋁的彈性模量，需在泡沫鋁壓縮應(yīng)變在5%之內(nèi)時(shí)進(jìn)行卸載，卸載曲線的斜率即為彈性模量，如下圖所示。
泡沫鋁的平臺應(yīng)力和密實(shí)應(yīng)變的近似值可以通過應(yīng)力應(yīng)變曲線讀出來，也可以通過多軸實(shí)驗(yàn)測得，也可以使用如下經(jīng)驗(yàn)公式：
其中，sigma（pl）為平臺應(yīng)力；sigma（y，s）為基體屈服強(qiáng)度；rho為泡沫鋁密度；rho（s）為基體密度；m為系數(shù)，一般為1.5-2.0；epsilon（D）為密實(shí)應(yīng)變；alpha為系數(shù)，一般為1.4-2.0。
二、有限元中的金屬泡沫模型
在有限元數(shù)值模擬中，最早出現(xiàn)的金屬泡沫模型為宏觀等效模型，即假設(shè)泡沫為各向同性均勻材料，通過賦予其泡沫鋁宏觀力學(xué)性能來對其進(jìn)行模擬。目前LS-DYNA中的所有泡沫模型均為宏觀等效模型。
除了宏觀等效模型之外，還有細(xì)觀泡沫模型。此類模型中的泡沫胞孔由規(guī)則化幾何體或不規(guī)則幾何體表征，只需要輸入基體材料的力學(xué)參數(shù)，就可以描述細(xì)觀結(jié)構(gòu)的變形行為，主要有kelvin模型，Voronoi模型，CT掃描模型等。
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LS-DYNA中的金屬泡沫材料 附LS-DYNA中文教程下載
一、金屬泡沫材料簡介
目前常用金屬泡沫材料主要為泡沫鋁，國內(nèi)的主流商業(yè)制備方法為發(fā)泡法，即在鋁或鋁合金基體中增加發(fā)泡劑，通過控制壓力來完成發(fā)泡。本文即以泡沫鋁為例進(jìn)行討論。
泡沫鋁的力學(xué)性能受基體材料力學(xué)性能和細(xì)觀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)兩方面的影響，因此不同廠家生產(chǎn)的泡沫鋁即使相對密度相近，力學(xué)性能也各不相同。可以通過單軸壓縮實(shí)驗(yàn)獲取特定泡沫鋁的宏觀力學(xué)性能。
下圖為典型的泡沫鋁壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線，其中主要分為彈性段，平臺段和密實(shí)段。長長的平臺段是這種材料的特點(diǎn)，也是其吸能的主要階段。
此外，彈性段只是近似彈性段，同時(shí)其斜率一般小于真實(shí)的泡沫鋁彈性模量。要獲得泡沫鋁的彈性模量，需在泡沫鋁壓縮應(yīng)變在5%之內(nèi)時(shí)進(jìn)行卸載，卸載曲線的斜率即為彈性模量，如下圖所示。
泡沫鋁的平臺應(yīng)力和密實(shí)應(yīng)變的近似值可以通過應(yīng)力應(yīng)變曲線讀出來，也可以通過多軸實(shí)驗(yàn)測得，也可以使用如下經(jīng)驗(yàn)公式：
其中，sigma（pl）為平臺應(yīng)力；sigma（y，s）為基體屈服強(qiáng)度；rho為泡沫鋁密度；rho（s）為基體密度；m為系數(shù)，一般為1.5-2.0；epsilon（D）為密實(shí)應(yīng)變；alpha為系數(shù)，一般為1.4-2.0。
二、有限元中的金屬泡沫模型
在有限元數(shù)值模擬中，最早出現(xiàn)的金屬泡沫模型為宏觀等效模型，即假設(shè)泡沫為各向同性均勻材料，通過賦予其泡沫鋁宏觀力學(xué)性能來對其進(jìn)行模擬。目前LS-DYNA中的所有泡沫模型均為宏觀等效模型。
除了宏觀等效模型之外，還有細(xì)觀泡沫模型。此類模型中的泡沫胞孔由規(guī)則化幾何體或不規(guī)則幾何體表征，只需要輸入基體材料的力學(xué)參數(shù)，就可以描述細(xì)觀結(jié)構(gòu)的變形行為，主要有kelvin模型，Voronoi模型，CT掃描模型等。
展開 金屬頂刊《Acta Materialia》原位觀察泡沫金屬氣泡的形核和生長過程！（材料學(xué)網(wǎng)）
來源：材料學(xué)網(wǎng)
摘 要
泡沫金屬的萌生和生長是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，本質(zhì)上具有三維和時(shí)間依賴性。斷層掃描-或時(shí)間分辨斷層掃描-允許我們跟蹤氣體氣泡的成核和生長AlSi8Mg4合金實(shí)時(shí)發(fā)泡。單個(gè)氣泡的位置、大小和形狀以1秒的步長確定，空間分辨率為幾米。同時(shí)，由Al-Mg相和TiH2粒子，在一系列的3D圖像中被識別。自動(dòng)定量圖像分析泡沫和產(chǎn)生的階段包括他們的空間相關(guān)性允許我們發(fā)泡過程分解成兩個(gè)不同的步驟，第一個(gè)同質(zhì)由吸附氣體和第一個(gè)融化顯微結(jié)構(gòu)的組件和第二個(gè)歸因于合金的熔化和隨后的泡沫增長由氫釋放TiH2粒子。研究結(jié)果證實(shí)了通過調(diào)整Al-Mg成分粉的性能，可以改善標(biāo)準(zhǔn)AlSi8Mg4泡沫塑料的性能，對泡沫鋁的后期結(jié)構(gòu)有重要影響。
關(guān)鍵詞
泡沫鋁，氣泡形核和生長，多孔材料
泡沫鋁是一種受自然啟發(fā)的多孔材料，由分散在固體金屬基質(zhì)中的氣相組成，由于其獨(dú)特的性能，
近100年來一直是研究的主題。其目標(biāo)是將其應(yīng)用于輕型建筑等領(lǐng)域。
盡管進(jìn)行了深入的研究，但一些機(jī)理，如氣體成核、膜穩(wěn)定性、排水和粗化還沒有完全理解。
由于高制造成本和優(yōu)化結(jié)構(gòu)和性能再現(xiàn)性的需要，還沒有實(shí)現(xiàn)商業(yè)突破，這使得金屬泡沫成為特殊應(yīng)用的利基產(chǎn)品。
展開 材質(zhì) | 關(guān)于泡沫鋁
佛山市恒礎(chǔ)環(huán)保建設(shè)工程有限公司
具有獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造、安裝、養(yǎng)護(hù)一條龍服務(wù)；
北京中實(shí)強(qiáng)業(yè)泡沫金屬有限公司
專業(yè)從事泡沫金屬材料尤其是泡沫鋁的研制、開發(fā)和生產(chǎn)；
無錫瑞鴻泡沫鋁有限公司
是一家專門從事研發(fā)生產(chǎn)新型吸聲泡沫鋁和鋁纖維吸聲板等金屬材料的企業(yè)，在國內(nèi)率先開發(fā)出高吸聲型通孔泡沫鋁并投入應(yīng)用
上海賜祺實(shí)業(yè)有限公司
是一家專營泡沫金屬新技術(shù)企業(yè)。
鋰離子電池組液冷測試系統(tǒng)的數(shù)值-實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)
將泡沫金屬和翅片應(yīng)用于 PCM 被動(dòng)冷卻中，以增強(qiáng) PCM 的傳熱，證明 PCM、泡沫金屬和翅片的組合可以有效提高 LIB 的熱性能并將溫度保持在較低水平。在 PCM 壁上耦合了石墨烯增強(qiáng)的高導(dǎo)熱金屬隔板，該系統(tǒng)可以有效地將 4C 充電期間的最高溫度限制在 55°C 以下。與風(fēng)冷和 PCM 相比，液冷方法通常被設(shè)定為基準(zhǔn)并廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)，鋰離子電池 (LIB) 組的液體冷卻系統(tǒng) (LCS) 對于延長電池壽命和提高電動(dòng)汽車 (EV) 可靠性至關(guān)重要。
02
成果掠影
近期，上海理工大學(xué)Lei Sheng團(tuán)隊(duì)將電池組的熱分布控制在每個(gè)新設(shè)計(jì)的 LCS 的理想水平內(nèi)，建立了專用實(shí)驗(yàn)平臺和LCS模型以及EV動(dòng)力學(xué)模型，以精確確定組件的最佳匹配參數(shù)和系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略。結(jié)果表明，在常規(guī)條件下，實(shí)驗(yàn)與模擬之間的偏差在 3.0% 以內(nèi)。更高的流量和更低的入口溫度導(dǎo)致更低的電池溫度，同時(shí)延遲冷卻干預(yù)可以降低功耗20%左右。采用響應(yīng)面法結(jié)合遺傳算法Ⅱ進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，進(jìn)一步降低功耗2750W，正常1C放電時(shí)電池溫度30.83℃ 。此外，本優(yōu)化還展示了驅(qū)動(dòng)循環(huán)下電池溫度和功耗之間的良好平衡解決方案。結(jié)合實(shí)驗(yàn)和仿真，這項(xiàng)工作對于為 EV 的 LIB 包設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)秀的 LCS 是有價(jià)值的。相關(guān)研究成果以“Numerical-experimental method to devise a liquid-cooling test system for lithium-ion battery packs”為題發(fā)表于《Journal of Energy Storage》。
展開 空中爆載荷作用下復(fù)合材料泡沫夾芯板結(jié)構(gòu)抗爆性能分析
空中爆載荷作用下復(fù)合材料泡沫夾芯板結(jié)構(gòu)抗爆性能分析
作者：三木先生
1研究背景和意義：
在現(xiàn)代反恐戰(zhàn)爭中，軍用汽車經(jīng)常會(huì)遭遇炸彈、炮彈、手榴彈或航彈等爆炸性武器的襲擊。爆炸是一種非常迅速的能量釋放過程，其發(fā)生時(shí)爆炸物質(zhì)能在有限的空間和極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高壓的化學(xué)反應(yīng)，并釋放出大量的能量和熱量沖擊作用到結(jié)構(gòu)上。
隨著反裝甲武器裝備技術(shù)的發(fā)展，變得越來越精致，威力也越來越大，因此，采用一些新結(jié)構(gòu)或新技術(shù)提高軍車的防爆性，減小對士兵的傷害已成為軍用車輛研究的重要組成部分。
“三明治”夾層結(jié)構(gòu)是一種典型的裝甲防護(hù)結(jié)構(gòu)，其由不同材料相互組合而成，并通過利用各個(gè)組分的性能特點(diǎn)達(dá)到整個(gè)結(jié)構(gòu)性能最佳。按照所含芯體種類的不同，夾層結(jié)構(gòu)大致可以分為五類：泡沫夾層、蜂窩夾層、波紋板夾層、點(diǎn)陣夾層和混合夾層結(jié)構(gòu)，目前，常用的泡沫材料有開孔金屬泡沫、閉孔金屬泡沫、硬質(zhì)聚醋泡沫等。與聚酷泡沫相比，金屬泡沫的剛度更高，使用溫度范圍更廣，并且具有較強(qiáng)的抗有機(jī)溶劑能力，因此受到人們的廣泛關(guān)注。
本文釆用適合求解爆炸、沖擊等強(qiáng)非線性動(dòng)力問題的顯式有限元分析軟件LS-DYNA,研究空爆載荷作用下泡沫夾心結(jié)構(gòu)的抗爆性能
2數(shù)值模型：
2.1 爆炸載荷仿真
根據(jù)爆炸點(diǎn)的位置不同，爆炸可以分為自由空中爆炸、近地面空中爆炸、地表面爆炸三種。本文研究的夾芯板主要考慮應(yīng)用在軍用裝甲車的底盤上，因此爆炸類型選為地表面爆炸。目前，對爆炸問題的仿真研究多采用流固耦合方法，即ALE算法，但由于爆炸過程比較復(fù)雜，而算法需要同時(shí)建立空氣和炸藥網(wǎng)格，計(jì)算爆炸問題需要花費(fèi)較長時(shí)間，并且占用大量的存儲(chǔ)空間。CONWEP方法一種可以高效計(jì)算爆炸荷載的算法，LOAD_BLAST關(guān)鍵字將其內(nèi)嵌于軟件中，用戶可通過設(shè)置當(dāng)量、炸點(diǎn)位置、起爆時(shí)間、單位制和爆炸類型直接對殼結(jié)構(gòu)施加爆炸荷載。
展開 ABAQUS-CAE多孔材料微觀損傷仿真模擬
材料：泡沫金屬，多孔混凝土，普通混凝土
Python參數(shù)化建模設(shè)計(jì)，導(dǎo)入Excel數(shù)據(jù)建模，材料沖擊/壓縮損傷演化仿真
有相關(guān)問題可以加Q:2424712306交流，可提供相關(guān)指導(dǎo)
ANSYS Workbench隨機(jī)球體多孔結(jié)構(gòu)三維模型
三維多孔結(jié)構(gòu)廣泛存在于材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、土木工程等領(lǐng)域，如泡沫金屬、骨組織、過濾介質(zhì)等，通過ANSYS Workbench對三維多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模擬，是對其進(jìn)行性能分析的有效手段。
在ANSYS內(nèi)建立多孔結(jié)構(gòu)模型可采用CAD隨機(jī)球體插件專業(yè)版參數(shù)化建立模型后再將模型導(dǎo)入到Workbench內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
具體操作步驟為在AutoCAD內(nèi)將生成的多孔結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)出為.sat格式文件，再通過Workbench幾何結(jié)構(gòu)-導(dǎo)入幾何模型，將模型導(dǎo)入到Workbench內(nèi)。
可對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
后續(xù)可根據(jù)研究內(nèi)容對模型進(jìn)行有限元模擬分析。
CAD隨機(jī)球體插件 專業(yè)版
https://www.yqgqt.org.cn/post/1945446
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ABAQUS基于隨機(jī)Voronoi骨架的三維多孔材料泡沫鋁骨小梁模型
基于Voronoi圖的方法通過調(diào)整生成點(diǎn)的位置和密度，控制多孔結(jié)構(gòu)的孔隙大小和分布，可用于模擬自然界中的多孔介質(zhì)，如泡沫金屬、骨小梁等。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維多孔材料。
首先采用CAD Voronoi 3D插件建立圓柱體試件晶粒模型。
刪掉晶界后，將晶粒進(jìn)行平滑處理。
新建一個(gè)圓柱體，并利用差集建立多孔結(jié)構(gòu)幾何模型。將模型導(dǎo)出為iges格式文件。
在ABAQUS內(nèi)將模型以部件的形式導(dǎo)入。
可對模型設(shè)置材料。
設(shè)置載荷及邊界條件。
劃分網(wǎng)格。
20大未來最有潛力的新材料（合理預(yù)測）
4.富勒烯
突破性：具有線性和非線性光學(xué)特性，堿金屬富勒烯超導(dǎo)性等。
發(fā)展趨勢：未來在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、天體物理等領(lǐng)域有重要前景，有望用在光轉(zhuǎn)換器、信號轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等光電子器件上。
主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Michigan State University，廈門福納新材等。
5.非晶合金
突破性：高強(qiáng)韌性、優(yōu)良的導(dǎo)磁性和低的磁損耗、優(yōu)異的液態(tài)流動(dòng)性。
發(fā)展趨勢：在高頻低損耗變壓器、移動(dòng)終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)件等。
主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Liquidmetal Technologies, Inc.，中科院金屬所，比亞迪股份有限公司等。
6.泡沫金屬
突破性：重量輕、密度低、孔隙率高、比表面積大。
發(fā)展趨勢：具有導(dǎo)電性，可替代無機(jī)非金屬材料不能導(dǎo)電的應(yīng)用領(lǐng)域；在隔音降噪領(lǐng)域具有巨大潛力。
主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Alcan（美國鋁業(yè)），Rio Tinto，Symat，Norsk Hydro等
7.離子液體
突破性：具有高熱穩(wěn)定性、寬液態(tài)溫度范圍、可調(diào)酸堿性、極性、配位能力等。
發(fā)展趨勢：在綠色化工領(lǐng)域，以及生物和催化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Solvent Innovation公司，巴斯夫，中科院蘭州物理研究所，同濟(jì)大學(xué)等。
8.納米纖維素
突破性：具有良好的生物相容性、持水性、廣范圍的pH值穩(wěn)定性；具有納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，和很高的機(jī)械特性等。
發(fā)展趨勢：在生物醫(yī)學(xué)、增強(qiáng)劑、造紙工業(yè)、凈化、傳導(dǎo)與無機(jī)物復(fù)合食品、工業(yè)磁性復(fù)合物方面前景巨大。
展開 ANSYS Workbench隨機(jī)連通孔結(jié)構(gòu)建模
模型具備單連通域及周期性邊界條件，通常用于模擬具有重復(fù)幾何特征的多孔材料，如泡沫金屬、多孔陶瓷、復(fù)合材料等。通過采用周期性邊界條件，研究者可以高效地分析無限大或非常大的多孔材料中的局部行為，而無需對整個(gè)體積進(jìn)行完全建模。
模型的建立采用AbyssFish單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件生成多孔結(jié)構(gòu)圖像文件。
使用CAD 圖像導(dǎo)入插件，將多孔結(jié)構(gòu)圖像導(dǎo)入到AutoCAD內(nèi)，建立孔隙邊界線草圖模型。
在CAD內(nèi)通過生成面域及模型編輯-差集等方式建立多孔結(jié)構(gòu)二維實(shí)體模型。并將生成好的模型導(dǎo)出為iges格式文件備用。
打開ANSYS Workbench后，選擇適用的分析系統(tǒng)，并將幾何結(jié)構(gòu)-高級幾何結(jié)構(gòu)選項(xiàng)-分析類型更改為2D，然后導(dǎo)入預(yù)先導(dǎo)出的iges文件。
后續(xù)可對連通多孔結(jié)構(gòu)RVE模型進(jìn)行有限元分析操作。
AbyssFish單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1954735
CAD圖像導(dǎo)入插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1953110
展開 適用于個(gè)人熱管理的具有寬熱管理溫度范圍的可編織相變纖維材料
由于多孔材料、泡沫金屬、碳材料的剛性較強(qiáng)，PCM在實(shí)際應(yīng)用中容易產(chǎn)生脆性和較大的接觸電阻，導(dǎo)致熱管理效率低下。然而，熱管理溫度范圍有限，剛性強(qiáng)，缺乏有效的可視化熱管理方法，阻礙了其廣泛應(yīng)用。因此開發(fā)多功能相變材料用于人體熱管理，對提高人體舒適度具有重要意義。
02
成果掠影
通過采用彈性體封裝PCM有助于制備儲(chǔ)能密度穩(wěn)定、環(huán)境友好的柔性PCM是有效的解決方案。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一種具有彈性好、成本低、無毒、不易燃、生物相容性好等特點(diǎn)的有機(jī)硅材料。
該材料目前已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)適用于智能人體管理，而且選擇空心PDMS管封裝PCM制備柔性相變纖維(PCF)是一個(gè)有效的方法。近期，西南交大的王勇教授和祁曉東教授團(tuán)隊(duì)合作在個(gè)人舒適熱管理方面取得新成果。團(tuán)隊(duì)采用真空注射法將石蠟(PW)、壬烷(NO)、熱致變色劑(TA)共混的相變混合物包封在聚二甲基硅氧烷(PDMS)空心管中制備柔性相變纖維(PCFs)。PW/NO/PDMS PCFs具有31.9℃和62.0℃左右的雙相變溫度區(qū)，拓寬了熱管理溫度范圍。TA通過紅黃綠的顏色演變實(shí)現(xiàn)了NO和PW相變的可視化。將PW/NO的雙相變與彈性PDMS管相結(jié)合，PCFs表現(xiàn)出優(yōu)異的三重形狀記憶效應(yīng)。PCFs編織的織物可以提供智能熱管理功能，以保持溫度恒定，提高人體在熱/冷情況下的舒適度。
因此，本研究為制備具有寬熱管理溫度范圍、熱致變色和三重形狀記憶性能的可編織PCFs提供了一種簡便的策略，在人類智能熱管理方面具有巨大潛力。
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