Функциональные композиты на основе фазово-переходных материалов для энергосберегающих покрытий с активной терморегуляцией

Целью проекта является изучение научных основ разработки функциональных терморегулирующих композитов, содержащих фазово-переходные материалы, и создание новых энергоэффективных материалов и покрытий на их основе. Фазово-переходные материалы (ФПМ) позволяют аккумулировать тепловую энергию в виде скрытой теплоты фазовых переходов при плавлении и кристаллизации веществ. Данный способ характеризуется высокой плотностью хранения тепловой энергии в узком интервале температур и позволяет запасать избыток тепловой энергии, когда она доступна и высвобождать, когда она необходима. Органические ФПМ (жирные кислоты, полиэтиленгликоли и парафины) характеризуются широким диапазоном фазовых переходов (от 25°С и выше) и позволяют запасать существенное количество тепловой энергии при плавлении и кристаллизации соединений с длинными углеводородными цепями. Однако, их недостатком является подверженность утечкам в жидком состоянии. В свою очередь, клатратные гидраты четвертичных аммониевых солей с температурами фазовых переходов в низкотемпературном диапазоне (от 0 до 13°С), представляют интерес в качестве аккумуляторов холода. Важным аспектом их практического применения является минимизация эффекта переохлаждения, приводящего к возникновению существенной разницы в температурах плавления и кристаллизации, и предотвращение необратимого испарения воды при циклических фазовых превращениях. Получение стабильных композитов на основе различных типов ФПМ является важной задачей, решение которой приведет к созданию новых энергоэффективных материалов с функцией активной терморегуляции, содержащих композитные ФПМ в виде функциональных добавок. Одним из аспектов практического применения активных терморегулирующих материалов и покрытий, в котором может быть заинтересован реальный сектор экономики РФ, является минимизация естественной убыли при хранении жидких углеводородов в следствие суточных перепадов температур. В этой связи, эффективное снижение потерь путем нанесения активных терморегулирующих покрытий на резервуары и ёмкости хранения углеводородов непосредственно сопряжено с изучением состава и температурных условий образования паров углеводородов в газовоздушной среде, образующейся в резервуаре в результате испарения жидкой фазы при нагреве. Таким образом, в ходе выполнения проекта планируется развивать: • методы получения стабильных терморегулирующих композитов и контейнеров на основе органических ФПМ, оптимизации их состава, структуры и теплофизических свойств; • методы получения стабильных композитов на основе композитных фазово-переходных материалов на основе клатратных и неклатратных гидратов; • использование стабильных композитных ФПМ в качестве функциональных добавок к лакокрасочным и строительным материалам с целью получения новых энергосберегающих материалов с функцией активной терморегуляции; • методы исследования физико-химических свойств и температурных условий образования насыщенных паров углеводородов газовоздушной среды резервуаров хранения.