I materiali a cambiamento di fase (PCM) sono sostanze che possono assorbire o rilasciare grandi quantità di calore latente. Ciò si verifica quando il loro stato fisico cambia, solitamente da solido a liquido o viceversa.
La microcalorimetria è una tecnica che misura l'energia assorbita o rilasciata durante i cambiamenti di fase, consentendo di quantificare la quantità di energia in tempo reale.
La tecnica consente inoltre la fusione e la cristallizzazione continua dei PCM utilizzati in varie applicazioni per testarne l'utilità e la stabilità a lungo termine.
Cosa sono i materiali a cambiamento di fase?
Il materiale a cambiamento di fase (PCM) è una sostanza che immagazzina e rilascia energia termica. Quando il PCM cristallizza, rilascia una grande quantità di energia (esotermico), e quando si scioglie, passando da solido a liquido, assorbe una pari quantità di energia (endotermico).
Il PCM può essere utilizzato per l'accumulo di energia termica, dove è possibile immagazzinare energia calda o fredda per un successivo rilascio.
Possono anche essere utilizzati come isolanti o barriere termiche in applicazioni pratiche come il trasporto a temperatura controllata.
Dove è stato sviluppato il PCM?
L’uso del PCM è stato utilizzato per molti anni semplicemente perché il materiale a cambiamento di fase più basilare e ampiamente utilizzato è il ghiaccio d’acqua
Esistono molti tipi di PCM:
Prodotti organici: idrocarburi, lipidi e alcoli zuccherini
Sale inorganico idrato
Biobased – Acidi grassi derivati da piante o animali.
Tra queste ampie categorie, i PCM inorganici sono i meno costosi da produrre e ottenere, hanno un'elevata capacità termica latente e un'elevata conduttività termica.
I PCM organici composti da gruppi paraffinici e non paraffinici congelano senza sottoraffreddamento (a differenza dei PCM inorganici) e hanno un'elevata capacità termica latente, ma sono costosi da produrre e possono essere altamente infiammabili.
Il PCM di origine biologica è non tossico, economico e ha un'elevata capacità di calore latente. Tuttavia, hanno una scarsa conduttività termica.
Il PCM viene utilizzato in una vasta gamma di settori e prodotti, tra cui l'edilizia, i trasporti e gli elettrodomestici.
Fusione e cristallizzazione del PCM
La fusione e la cristallizzazione continue possono rendere i PCMS più efficaci ed efficienti per l'uso nei sistemi di isolamento degli edifici dove devono essere utilizzati in molti cicli di riscaldamento e raffreddamento senza perdere l'efficienza termica.
L'effetto di questi processi è quello di consentire al materiale di sopprimere gli effetti dei cambiamenti di temperatura esterna durante il giorno e la notte, pur mantenendo temperature interne accettabili.
Materiali da costruzione come mattoni, pavimenti, soffitti e materiali di copertura possono contenere questi PCM.
Per massimizzare la progettazione e l'efficacia dei PCM in questo modo, i processi di fusione e cristallizzazione devono essere pienamente compresi e caratterizzati accuratamente.
La tecnica per farlo è la microcalorimetria.
Cos'è la microcalorimetria?
La calorimetria è la scienza che misura le variazioni di calore e la microcalorimetria ne è uno sviluppo ultrasensibile.
La microcalorimetria misura variazioni termiche molto piccole in un campione ed è una tecnica collaudata per prevedere con precisione la durata di conservazione dei materiali.
In termini di analisi termica, che può misurare le variazioni del flusso di calore e della temperatura in tempo reale, le moderne apparecchiature di microcalorimetria combinano sistemi di riscaldamento e raffreddamento altamente sensibili.
