微胶囊作为一种新型材料，以其设计性强、在基体中易于分散、延长芯材的时效性、实现自修复的智能性等优势受到科研工作者和业界的广泛关注。详细介绍了自修复微胶囊的设计、制备，总结了微胶囊的化学、物理修复机制，重点探讨了自修复微胶囊的在混凝土中的应用研究进展，分析并指了微胶囊在囊芯囊壳制备、与水泥构效关系、修复效果评估等方面所面临的挑战和未来的发展方向。旨在为未来微胶囊在混凝土中的生产与应用提供一定的参考。

建筑能耗占我国总能耗的30%以上, 利用建筑自身的被动调节性能提高其热湿调节性能, 是实现建筑节能的重要举措。 以癸酸、 棕榈酸制备相变温度在人体舒适度范围内的癸酸-棕榈酸复合相变材料, 采用癸酸-棕榈酸复合相变材料, 硅酸四乙酯, 钛酸丁酯作为原材料制备具有热湿调节, 空气净化功能的癸酸-棕榈酸/SiO2@TiO2光催化相变微胶囊(简称D-T微胶囊)有利于建筑节能, 改善室内空气品质。 研究分析了去离子水用量(去离子水与硅酸四乙酯物质的量比), pH值, 癸酸-棕榈酸复合相变材料的用量(癸酸-棕榈酸复合相变材料与硅酸四乙酯的物质的量比), 钛酸丁酯的用量(钛酸丁酯与硅酸四乙酯物质的量比)以及钛酸丁酯的滴加速度五个影响因素对D-T微胶囊的粒径、 物质组成、 形貌以及空气净化、 热湿调节性能的影响。 激光粒度分析结果表明去离子水用量和钛酸丁酯用量对D-T微胶囊的粒径分布有重要影响。 过水体系能够有效分散T-D微胶囊, 防止其团聚； 适量的钛酸丁酯水解产生的TiO2包裹在癸酸-棕榈酸@SiO2表面, 从而影响D-T微胶囊的粒径。 扫描电镜结果显示, 过多的癸酸-棕榈酸复合相变材料用量会造成相变材料的泄露； 过快的钛酸丁酯滴加速度影响其水解反应速度, 造成TiO2的团聚。 X-射线衍射(XRD)分析结果显示, pH值是生成具有光催化性能的锐钛矿相TiO2的关键因素。 因此, 当控制去离子水与硅酸四乙酯的物质的量比为90∶1, pH值为2, 癸酸-棕榈酸复合相变材料用量为0.5, 钛酸丁酯用量为0.8, 控制钛酸丁酯的滴加速度为20 min完成时可以获得形貌、 粒径完整和物相稳定的D-T微胶囊。 D-T微胶囊经过6 h对气态甲醛降解试验, 其对甲醛的降解率能够达到67.87%； 在18~23 ℃之间有明显的相变温度平台, 平台的持续时间约为300 s； 当相对湿度为84.34%时, 平衡含湿量达到0.181 9 g·g-1, 同时相对湿度为32.78%~84.34%之间的湿容量为0.161 3 g·g-1。

在自修复水泥基材料中, 微胶囊与水泥基体间的界面结合决定着微胶囊被裂缝触发的概率, 从而影响自修复效果。本文针对吸水性微胶囊的界面结合问题, 利用硅烷偶联剂KH550修饰环氧/海藻酸钙微胶囊表面, 以改善其与水泥基体间的界面结合情况。采用X射线光电子能谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪等表征硅烷偶联剂在微胶囊表面的键合状况, 利用压汞法分析水泥基材料的孔结构, 并测试水泥基材料的抗渗性与自修复效果。结果表明, 硅烷偶联剂能够与微胶囊外壁的海藻酸钙发生化学键合, 微胶囊与水泥基体间的界面结合得到有效改善, 水泥基体中有害孔数量减少, 无害孔和少害孔数量增加, 水泥基材料的抗渗性和自修复效果获得提升。

将四乙氧基硅烷(TEOS)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为硅源，芒硝基相变储能微胶囊作为芯材，通过乳液聚合的方法制备了二氧化硅包覆的芒硝基相变储能微胶囊。测得芒硝基相变储能微胶囊的熔化焓和凝固焓分别为136.4 J/g和76.9 J/g，融化和凝固温度分别为23.6 ℃和17.6 ℃。微胶囊的核-壳结构减轻了无机水合盐固液分离程度，抑制了相分层现象的发生。在100次循环后，熔化焓为64.3 J/g，具有较好的循环稳定性，可用于热能存储等领域。

设计一种三维多孔石墨烯(3DPG)辅助胆甾相液晶胶囊(CLCM)的新型功率探测器,用于测量高强度THz波。3DPG在频率为0.5~1.5 THz时具有超过97%的高吸收率。利用温度超灵敏CLCM的热色特性,对稳态下的THz功率进行可视化定量研究,THz功率密度高达2.77×10 ² mW/cm ²,最低探测功率仅为0.009 mW。进一步研究发现,3DPG上溅射少量金纳米颗粒后,THz功率与CLCM的Hue值呈线性关系。该可视化探测器结构简单、便携、成本低廉、高效实用,可应用于THz系统的对准、THz波的光束分析及THz成像和传感中。

采用手性剂掺杂向列相混合液晶制备出具备类似胆甾相液晶温变显色性能的液晶混合物。通过控制向列相液晶中手性剂的添加量, 调节混合液晶的颜色, 制备出系列室温下呈颜色转变的液晶混合物。在此基础上, 探究3种不同添加剂对混合液晶显色性能的影响, 确定具备最佳温变显色性能的液晶混合物配方。以上述液晶混合物为芯材、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为壁材, 采用界面聚合法在不同反应条件下制备出一系列液晶微胶囊, 并确定最佳反应条件。结果表明: 最佳反应条件下, 制备的液晶微胶囊粒径范围在50~105 μm之间, 平均粒径在68.06 μm左右, 囊芯材料含量约占35%。液晶微胶囊呈规则球形, 粒径比较均匀, 具有良好的温变显色性能, 且热稳定性较高, 热分解温度达330 ℃以上。

通过实验研究了相变温度为50 ℃的相变微胶囊悬浮液在1 mm 微小圆管内的换热特性，并与相同条件下的蒸馏水换热进行了对比。结果表明，在雷诺数(Re)为300~1000 范围内，不同浓度的相变微胶囊悬浮液平均换热系数和平均努塞尔数(Nu)均高于蒸馏水，且随Re 的增加而增大；相同Re 下，相变微胶囊悬浮液的平均壁面温度低于蒸馏水，且随Re 的增大而减小；随着相变微胶囊质量分数的增加，平均换热系数和平均Nu 逐渐增大、平均壁面温度逐渐降低。

利用傅里叶红外光谱法和计算机辅助分析法研究壁材乳清蛋白和阿拉伯胶在油脂微胶囊形成过程中的相互作用。 结果表明, 经高压均质和喷雾干燥后, 乳清蛋白的酰胺A带向高波数方向移动, 这可能是由于乳清蛋白和阿拉伯胶发生了共价交联, 而酰胺Ⅰ带向高波数移动了6.1 cm-1则是由于蛋白质分子内的氢键作用力减弱所致。 对酰胺Ⅰ带图谱进行高斯拟合后发现, 乳清蛋白质二级结构中α-螺旋的含量由19.55%下降至17.50%, β-折叠的含量由30.59%下降至25.63%, 共减少了7个百分点。 这表明蛋白质分子内的氢键作用力减弱, 致使蛋白质分子的刚性结构减弱, 韧性结构增强, 使蛋白质分子表现出一定的柔性。 SDS-PAGE电泳研究结果表明, 乳清蛋白-阿拉伯胶复合物中产生分子量较大的共价产物。 喷雾干燥过程中乳清蛋白与阿拉伯胶发生了共价交联, 使得复合物的乳化活性得到提高。 用环境扫描电镜观测不同壁材制备的油脂微胶囊的表面结构, 发现乳清蛋白-阿拉伯胶复合物为壁材制备的油脂微胶囊具有良好的韧性, 微孔少, 结构致密。