マイクロジェット技術は非常に効率的で制御可能なマイクロカプセル化方法であり、特に粒径が均一で性能が安定したマイクロカプセルの製造に適している。

一、 相変化材料マイクロカプセルとは？

相変化材料：物相変化（固−液体、液体−ガス）の過程で、大量の潜熱を吸収または放出することができる物質。マイクロカプセルには通常、パラフィン、脂肪酸、水和塩などの固液相転移材料が用いられる。

マイクロカプセル：微小な液滴または固体粒子（芯材と呼ばれる）を連続した薄膜（壁材と呼ばれる）で包み、微小容器を形成する技術。

相変化材料マイクロカプセル：相変化材料を芯材として包むことです。このようにして作られたメリットはい：

1. 漏えい防止：相変化材料が溶融する時、壁材はそれを内部に制限し、その流動と環境汚染を防止することができる。

2. 伝熱面積を増やす：微小カプセルは巨大な比表面積を提供し、熱交換効率を高めた。

3. 安定性の向上：芯材を外部環境（酸素、水分など）から保護する。

4. 加工が容易：固体マイクロカプセルは繊維、塗料、プラスチックなどの基体により便利に組み込むことができる。

二、 マイクロジェット技術の概要

マイクロジェット技術は高圧流体力学に基づく粒子処理技術である。そのコアデバイスはマイクロジェットホモジナイザ。

動作原理：処理される流体は高圧（通常は40,000 psiまたは2,750 bar）が特別な「相互作用チャンバ（ダイヤモンド相互作用チャンバ）」にポンプされる。キャビティ内では、流体はZ型やY型などの極めて微小な通路を通って高速噴流を形成する。この高速ジェットは、次の3つの主要な効果をもたらします。

1. 高せん断力：流体内部の速度勾配は極めて大きく、強いせん断力を発生する。

2. ホール効果：圧力の急激な変化は流体中の微小気泡の瞬間的な形成と潰滅をもたらし、強い衝撃波を発生する。

3. しょうとつこうか:Yキャビティでは、2つの高速ジェットが衝突し、巨大なエネルギーを発生します。

これらの効果の組み合わせにより、液滴をミクロンまたはナノスケールに粉砕することができ、混合と反応を非常に効率的かつ均一にすることができる。

三、 マイクロジェット法による相変化材料マイクロカプセルの製造方法

マイクロジェット技術は通常、マイクロカプセル化プロセス全体を単独で行うのではなく、乳化（にゅうか）和しゅくじゅうごう工程中の重要な設備は化学重合過程と結合する。典型的なプロセスは次のとおりです。

手順1：フォーミュラ設計

しんざい：必要な相変化材料、例えばn−オクタデカン、n−エイコサン、パラフィンなどを選択する。

へきざい：安定な薄膜を形成できる高分子材料を選択する。一般的に使用されるのは、次のとおりです。

1. メラミン-ホルムアルデヒド樹脂：硬度が高く、緻密性がよく、よく使われる壁材の一つである。

2. ウレア樹脂：コストが低い。

3. アラビアゴム/ゼラチン：復凝集法のための天然壁材。

4. ポリウレタン、ポリスチレン等合成ポリマー。

5. 乳化剤：初期乳化を安定化するための液滴、それを防止する coalescence（合体）。

手順2：予備乳化

芯材（相変化材料）、壁材単量体（またはプレポリマー）、乳化剤と水を混合し、高速せん断機または一般均質機により予備乳化を行い、粗く粒径分布の広いエマルジョン（O/W型エマルジョン）。このステップの目的は、次のステップのマイクロジェット処理に均一な供給を提供することである。

手順3：マイクロジェット乳化（コア工程）

プレエマルジョン化後のエマルジョンをマイクロジェットホモジナイザ設定された圧力（例えば 10000〜30000 psi）を循環処理する。

作用：

1. こうりつはさい：マイクロジェットのせん断力と正孔効果は大きな相変化材料液滴を寸法均一で微細な微小液滴に粉砕する。

2. 均質化：単分散性に優れ、安定したナノメートルを得るサブミクロン乳液。

3. 界面反応促進：激しい混合と微小混合効果により、水相中の壁材単体と油-水界面が十分に接触し、後続の界面重合またはその場重合のために堅固な基礎を築く。

このステップは粒径均一で高性能なマイクロカプセルを得る鍵である。

手順4：重合反応

マイクロジェット処理後の微細エマルジョンを反応釜に移し、制御温度、pH値と攪拌速度で重合反応を行った。

その場重合の場合：加熱または調整によるpH，壁材単体の芯材液滴表面での重合を開始し、完全な壁シェルを形成する。

インタフェース集約の場合：通常、第2の反応モノマーを水相に添加する必要があり、2つのモノマーは芯材液滴界面で重合反応を起こす。

手順5：後処理

反応が完了した後、濾過、遠心分離、洗浄及び乾燥（通常は構造を保持するために凍結乾燥）により最終的な相変化材料マイクロカプセル粉末を得た。

四、 マイクロジェット技術の利点

マイクロジェット技術は、機械的攪拌、超音波乳化などの従来の方法と比較して、マイクロカプセルを製造する際に顕著な利点がある：

1. 粒径が均一で制御性が高い：単分散性に非常に優れたマイクロカプセルを製造でき、粒径分布が極めて狭い。操作圧力と処理回数を調節することにより、最終マイクロカプセルのサイズを正確に制御することができる。

2. 封入効率が高い：形成されたエマルジョン液滴は細かく安定しており、壁材の均一な堆積に理想的なテンプレートを提供し、それによって芯材の封入率を高めた。

3. 壁材が緻密で、性能が安定している：激しい混合は壁材単体の界面分布をより均一にし、形成された壁シェルはより緻密で、堅固で、有効に芯材の漏洩を防止し、そして熱循環の安定性を高める。

4. プロセスの再現性が良い：機械過程として、マイクロジェットのパラメータ（圧力、流量）は正確に制御しやすく、ロット間の高度な一致性を保証した。

5. 効率が高く、拡大しやすい：処理速度が速く、実験室から工業生産への増幅効果が小さい。

五、 応用分野

調製された高性能相変化材料マイクロカプセルは広く応用されている：

1. 建築省エネルギー：石膏ボード、コンクリートまたは塗料に組み込み、温度調節に使用する。

2. 紡績服：温調インテリジェント織物の開発（Outlast®技術は有名な例である)。

3. 電子機器の熱管理：熱伝導性複合材料のフィラーとして、チップが発生するパルス熱を吸収するために用いられる。

4. 食品と薬品のコールドチェーン輸送：保温材として温度安定を維持する。

5. 太陽熱蓄熱システム：熱エネルギーを貯蔵し、必要に応じて放出する。

まとめ

マイクロジェット技術はその独特な高圧流体動力学原理を通じて、高性能相変化材料マイクロカプセルの製造に1種を提供した非凡な乳化手段。マイクロカプセルの粒径均一化を実現するだけでなく「利器」は、マイクロカプセルのカプセル化率、密封性、熱安定性を高める重要な技術である。マイクロカプセルの性能要求が高まるにつれて、マイクロジェット技術のこの分野での応用はますます広く、深くなるだろう。