[发明专利]一种纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊，其特征在于，所述金属相变微胶囊以金属微粒为芯材，所述芯材中掺杂有纳米粒子且外包覆有多孔无机壁材层，所述芯材和多孔无机壁材层之间具有热胀空腔；其中，所述热胀空腔和多孔无机壁材层通过包覆于芯材外的有机杂化层和无机层进行热处理且所述有机杂化层中的有机物分解成气体从无机层逸出后得到；同时，掺杂在有机杂化层中的纳米粒子在有机物分解时掺杂进入金属芯材，得到纳米粒子掺杂的芯材。

2.如权利要求1所述的纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊，其特征在于，所述金属微粒为镓、铟、铅、锡、铋金属及包括镓、铟、铅、锡、铋元素的金属合金材料中的至少一种。

3.如权利要求1所述的纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊，其特征在于，所述纳米粒子为纳米氮化硼、纳米金刚石、碳纳米管、纳米石墨烯、纳米铁、纳米四氧化三铁、纳米铜、纳米铋、纳米钴、纳米镍和纳米银中的至少一种。

4.如权利要求1所述的纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊，其特征在于，所述有机杂化层中的有机物为聚甲基丙烯酸甲酯、玉米醇溶蛋白、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛、壳聚糖中的至少一种。

5.如权利要求1所述的纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊，其特征在于，所述多孔无机壁材层中的无机材料为碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁中的至少一种。

6.如权利要求1-5任一项所述的纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1：称取一定量的纳米粒子，通过超声的方式，将其均匀分散在溶剂中，得到纳米粒子悬浮液；随后称取一定量的金属微粒加入纳米粒子悬浮液中；然后加入一定量的易于分解的有机物，通过超声、磁力搅拌或机械搅拌的方式在所述金属微粒表面包覆一层掺杂纳米粒子的有机杂化层，得到掺杂纳米粒子的有机杂化层包覆的金属相变微胶囊；亦或是通过往所述添加金属微粒的纳米粒子悬浮液中添加一定量的有机物单体和引发剂，在超声、磁力搅拌或机械搅拌辅助下发生反应，反应结束后得到掺杂纳米粒子的有机杂化层包覆的金属相变微胶囊；

S2：称取一定量的无机源，加入质量比为30～125：0.2～0.6的溶剂和表面活性剂；再称取一定量步骤S1得到的掺杂纳米粒子的有机杂化层包覆的金属相变微胶囊加入到上述体系中；添加一定的催化剂或引发剂，在一定温度下，通过超声、磁力搅拌或机械搅拌方式进行反应，反应一定时间后，清洗、过滤、干燥，得到纳米粒子掺杂的有机杂化层和无机层双层包覆的金属相变微胶囊；

S3：将步骤S2得到的纳米粒子掺杂的有机杂化层和无机层双层包覆的金属相变微胶囊通过气氛炉进行热处理；通过热处理有机杂化层中的有机物受热分解为气体，通过无机层逃逸；在有机物分解的同时，掺杂在有机物中的纳米粒子掺杂进入金属芯材，并在金属相变微胶囊中形成热胀空腔和多孔无机壁材层；得到具有热胀空腔的纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊。

7.如权利要求6所述的纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括步骤S4：在经过步骤S3热处理后的金属相变微胶囊外再包覆一层致密无机壁材层，得到纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊。

8.如权利要求6所述的纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述有机物单体、引发剂与纳米粒子悬浮液的质量比为0.1～0.3：0.01～0.03：100；所述金属微粒与溶剂的质量比为2～6；40～80，所述有机物占纳米粒子悬浮液的质量百分比为0.4～0.8％。

9.如权利要求6所述的纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述掺杂纳米粒子的有机杂化层包覆的金属相变微胶囊与无机源的质量比为1：0.75～2.5。

10.如权利要求6所述的纳米粒子芯材掺杂型金属相变微胶囊的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述热处理采用氮气气氛进行保护，处理温度为300～500℃。