冷蔵保存分野で一般的に使用される蓄冷剤としての水は、相変化時に大きな過冷却と低い熱伝導率の問題が存在するため、水を基液とし、ナノ粒子および分散剤を添加した複合相変化材料を開発した。本材料の配合質量比は水＋0.7%ナノ二酸化チタン（TiO2）＋1.0%十二烷基ベンゼンスルホン酸ナトリウム（SDBS）であり、相変化温度は0.216 ℃、潜熱は353.1 kJ/kgである。水にナノTiO2を添加することで、相変化過程での過冷却度が5〜6 ℃低減し、熱伝導率は基液に比べ62.7%向上し、0.5988 W/(m·K)から0.9745 W/(m·K)に上昇した。また、分散剤SDBSを添加することで、水系ナノTiO2の沈降問題が改善され、材料の安定性が向上し、相分離を防止した。理論と実験を組み合わせて、ナノTiO2と分散剤SDBSの異なる質量比を持つ水系ナノ複合相変化材料の熱性能を総合的に分析し、水中のナノTiO2と分散剤SDBSの最適質量添加比を7∶10に決定した。最適材料の静置後の色調観察および熱伝導率測定により、ナノTiO2が水中で良好な分散安定性を有することを示した。

複合相変化材料;過冷却度;熱伝導率;ナノ材料;熱性能