近日，西安工程大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院霍錦華老師團(tuán)隊(duì)在對相變微膠囊型控溫材料及其硅酸鹽水泥水化熱控制方面取得新進(jìn)展，發(fā)表論文“Preparation, characterization, investigation of phase change microencapsulated thermal control material used for energy storage and temperature regulation in deep-water oil and gas development, Energy, 2022, 239, 122342”和“Preparation, characterization and optimization of micro-encapsulated phase change materials used for thermal storage and temperature regulation depends on response surface methodology, Journal of Energy Storage, 2021, 40, 102789”，期刊影響因子分別為8.857和8.907。
據(jù)不完全統(tǒng)計顯示海洋石油資源將是未來原油產(chǎn)量增長的主要來源，全球50%以上的油氣產(chǎn)量和儲量都將來自海洋。深水油氣資源勘探開發(fā)過程中，固井作業(yè)是保障深水油氣資源產(chǎn)能釋放的關(guān)鍵因素，如何在避免天然氣水合物分解的前提下進(jìn)行安全、高效的固井成為一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)。
20世紀(jì)40年代后期，美國的相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了相變微膠囊技術(shù)的有關(guān)研究，經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，相變微膠囊技術(shù)取得了極大的進(jìn)步。近期，相變微膠囊型控溫材料已逐漸應(yīng)用于硅酸鹽水泥水化熱控制技術(shù)領(lǐng)域，相變材料微膠囊化不僅有助于提升其熱傳導(dǎo)效率等應(yīng)用性能，更有利于避免相變芯材與水泥基體間的直接接觸，其相變吸熱或放熱效應(yīng)更有助于實(shí)現(xiàn)硅酸鹽水泥水化放熱的可逆控制。本項(xiàng)研究以低熔點(diǎn)石蠟為芯材，脲醛樹脂為壁材，通過原位聚合法成功制備了相變微膠囊型熱控材料；輔以納米二氧化硅（nano-SiO2）和氧化石墨烯（GO）進(jìn)行了功能強(qiáng)化改性研究，并通過響應(yīng)面設(shè)計法對其最佳合成工藝及關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化；利用相變微膠囊型控溫材料成功實(shí)現(xiàn)了對水泥漿體系水化放熱和水化溫升的有效控制，主要體現(xiàn)為削峰效應(yīng)、填谷效應(yīng)與延緩效應(yīng)；通過對相變微膠囊型控溫材料應(yīng)用性能及作用機(jī)理的研究，建立了半絕熱和絕熱兩種狀態(tài)下PCM系列水泥漿溫升理論模型。
項(xiàng)目資助：陜西省教育廳專項(xiàng)科研計劃項(xiàng)目（20JK0653），陜西省高校科協(xié)青年人才托舉計劃項(xiàng)目（20200609）
