近日，西安工程大学环境与化学工程学院霍锦华老师指导硕士研究生余柏松、章行、张芮芝、霍梦丹等人参加陕西省第六届研究生创新成果，喜获省部级三等奖。获奖项目为“相变微胶囊型热控材料的设计合成与机理研究”，授奖单位为陕西省教育厅、陕西省学位委员会，完成单位为西安工程大学环境与化学工程学院。
相变微胶囊型热控材料是通过原位聚合等方法设计和制备，用于潜热储能（LTES）系统的蓄热和温度调节，解决了能源在空间和时间上的不匹配问题。我国能源安全矛盾集中体现在油气安全上，2022年我国原油和天然气对外依存度分别为71.2和40.2%。我国南海海域油气储量占全国油气资源的1/3，为保障国家能源安全，油气勘探开发进军深水势在必行。固井作业是保障油气产能释放的关键，然而，深水浅部地层伴有水合物的地质特性对固井技术提出了更高要求。鉴于此，相变微胶囊型热控材料已逐渐应用于深水水合物层固井水泥浆释热速率控制，然而，较低的相变焓值、热导效率、机械强度及亲水性能等极大的限制了其进一步推广应用，但其可逆控温的性能优势仍旧不失为解决水泥浆热-力性能协同发育一种良好策略。
本成果在响应曲面法的基础上通过原位聚合合成相变微胶囊型热控材料，这种方法可以系统地研究不同反应条件之间的相互作用，同时优化相变微胶囊型热控材料的性能，并且研究了相变微胶囊型热控材料的作用机理，旨在推广其作为深水水合物层固井水泥浆用热控材料的深度应用，改善水泥浆水化热特性，提升水合物层固井质量，保障深水油气安全、高效勘探开发；设计合成了一种新型相变微胶囊型热控材料并且研究了相变微胶囊型热控材料Micro-P的化学结构、热力学性能、粒径和微观形貌。结果表明，Micro-P的储能和温度调节明显改善，Micro-P的潜热提高到103.2J/g，封装效率从67.10提高到80.15%，增幅为19.45%。同时，Micro-P具有出色的热稳定性和热可靠性，在低于200°C的条件下热重量损失小于1.0%。
本成果的创新点在于利用响应曲面法在优化设计过程中的显著优势，基于响应面法（RSM）制备了相变微胶囊型热控材料Micro-P，系统研究了不同条件之间的相互作用，利用相变微胶囊型控温材料成功实现了对水泥浆体系水化放热和水化温升的有效控制。
