复合相变材料的制备与应用研究进展
【行业发展】复合相变材料的制备与应用研究进展蒋运运，张玉忠，郑水林（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京 １０００８３）【摘 要】复合相变材料具有相变材料和载体的特点，本文介绍了近年来复合相变材料的制备方法以及复合相变材料在各领域中的应用情况，并分析了复合相变材料制备应注意的问题。
【关键词】复合相变材料；制备方法；应用【中图分类号】ＴＢ３３２；ＴＢ３８３ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００７－９３８６（２０１１）０３－０００４－０４Preparation of Composite Phase Change Materials andIts Application DevelopmentJIANG Y un-yun, ZHANG Y u-zhong, ZHENG Shui-lin(School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China) Abstract: The composite phase change materials have the characteristic of phase change materials and carrier, this article briefly introduced in recent years many phase change materials preparation and composite phase change materials in the fields of application and briefly introduce the problems the composite phase change materials prepared should to pay attention to.Key words: composite phase change materials; preparation; application１ 概述相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。
相变材料按化学成分可分为无机相变材料及有机相变材料。
无机类相变材料具有较高的熔解热、固定的熔点、导热系数高、相变时体积变化小等优点，主要用于中低温相变材料。
但一般盐型的无机类相变材料循环使用时易发生“过冷”和“相分离”现象。
有机类相变材料不易发生“过冷”及“相分离”现象，具有腐蚀性较小、性能稳定、固体成型较好、价格便宜等优点，但存在着导热系数低、材料密度小、易挥发、损耗大、单位体积储热能力差、价格较高、存在可燃性等缺陷，从而会降低储热系统效能及限制其应用。
为弥补无机或有机类相变材料单独使用的缺点，达到最佳的应用效果，可制成有机／无机复合相变材料进行使用。
理想的相变材料应具有以下性质：①热性能：要有合适的相变温度、较大的相变潜热、比热较大、合适的导热性能（导热系数一般宜大）、相变过程中体积变化小；②化学性能：要求性能稳定、相变可逆性好、过冷度小、无毒、不易燃、具有较快的结晶速度和晶体生长速度，在相变过程无熔析现象，使用过程相变介质化学成分稳定；③物理性能：要求体积膨胀率小、蒸汽压低、密度较大；④经济性能：应当原料易购、价格便宜等。
２ 复合相变材料的制备方法２．１ 溶胶凝胶法溶胶凝胶技术是指金属有机或无机化合物经过溶胶凝胶化和热处理形成氧化物或其他固体化合物的方法。
其过程是：用液体化学试剂或溶胶为原料，在液相中混合均匀并进行反应，生成稳定且无沉淀的溶胶体系，放置一段时间后转变为凝胶，经脱水处理，在溶胶或凝胶状态下成型为制品。
特点是反应条件温和、两相分散均匀，改变反应组分可制备多种具有不同性能的聚合物基纳米复合材料［１］。
溶胶凝胶法最常见的是硅溶胶对相变储能材料的封装，是以正硅酸乙酯为前驱体，乙醇为溶剂，在机械搅拌和盐酸的催化作用下，同时发生水解和交联得到硅溶胶，再经陈化过程，形成三维网络结构即得到凝胶，从而形成了具有一定空间和尺寸的“笼结构”。
将相变储能材料加入到反应体系中，则相变储能材料能被有效的束缚在“笼结构”中，即使在液体状态下也不易泄漏。
该反应条件温和，常温常压下即可制备，因此有很好的发展前景［２］。
周盾白等［３］采用溶胶凝胶法制备的石蜡／蒙脱土纳米复合相变材料具有良好的稳定性，用于建材中与混凝土有良好的相容性。
４邹光龙［４］采用溶胶凝胶法制备的ＳｉＯ２／脂肪酸复合相变材料有效地改善了材料的导热性能，提高了其蓄放热速率，从而提高了对热能的利用率。
２．２ 熔融浸渗法熔融浸渗法制备复合相变材料通常是用两种熔点区别很大的物质，高熔点的作为支撑物，制备出有连通网络结构的多孔基体，低熔点的为相变材料熔化渗入多孔基体中。
为了提高热导率，可在其中添加石墨等导热物质，此种方法比较适合制备工业和建筑用低温的定形相变材料［５］。
熔融浸渗法一般采用熔体无压浸渗工艺。
无压渗入对相变材料熔体及多孔基体有如下要求：①相变材料熔体应对多孔基体浸润；②基体应具有相互连通的渗入通道；③体系组分性质匹配；④渗入条件不宜苛刻。
李忠等［６］通过用熔融浸渗法制备出的ＣＡ－ＳＡ／蒙脱土复合相变储能材料经过ＸＲＤ、ＩＲ、ＤＳＣ检测证明所得到的复合相变材料适合于民用建筑材料的使用。
吴建锋等［７］通过对ＮａＣｌ／ＳｉＣ泡沫陶瓷高温复合相变材料的制备实验研究，成功利用熔融浸渗法制备出了复合相变材料，各项指标证明其可以用于高温蓄热。
２．３ 多孔基吸附法利用多孔介质内部孔隙小的特点，将相变物质分散成很小的颗粒，借助毛细管效应提高相变物质在多孔介质中储藏的可靠性，使其在发生固液相变时不发生液体泄漏，同时利用多孔介质导热率高的特点提高换热效率。
选择多孔介质时通常需要考虑它的结构特点（孔径分布、孔的形状、孔与孔的连接性）及其与相变物质的兼容性。
多孔基相变材料具有不易泄漏、导热系数较高、稳定性高、强度大等特点。
相变材料与多孔载体的复合制备方法采用真空浸渗法。
如果简单的将多孔材料浸泡在液体中一般很难在其中吸收大量的液体，其原因是在材料内部孔隙滞留了大量被压缩了的空气，从而阻碍了液体向多孔材料内部的渗透。
采用真空浸渗法可以将大量有机相变物质载入多孔介质中。
载入了有机相变物质的多孔介质颗粒在表面晾干清洁之后，采用简单的浸涂方法在颗粒表面增加低渗透性涂层［８］。
李海建等［９］通过用真空吸附法制备的膨胀珍珠岩与石蜡的复合相变材料，通过ＤＳＣ、扫描电镜和热重分析仪进行测试，结果表明，采用此方法制得的复合相变材料的相变温度和相变焓稳定，石蜡被吸附进膨胀珍珠岩的孔道中，并且在１００℃以下相变材料不会变成气态，对环境不会造成污染，可安全使用。
２．４ 微胶囊法微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体包覆使形成微小粒子的技术。
微胶囊相变材料是利用微胶囊技术，将特定相变温度范围的相变物质用有机化合物或高分子化合物，用物理或化学方法封装起来，形成直径在１～３００μｍ之间的颗粒。
相变过程中，胶囊内的相变物质发生固液相变，外层始终保持为固态，因此在宏观上为固态颗粒。
微胶囊技术制备热控相变复合材料有很多优点：相变材料在相变过程中无渗出且保持定形结构；阻止了相变材料与外界环境的反应；增加了热交换面积。
微胶囊法中最常用的有界面聚合法、原位聚合法、复凝聚法和喷雾干燥法。
２．４．１ 界面聚合法首先要将两种含有双（多）官能团的单体分别溶解在两种不相混溶的相变材料乳化体系中，通常采用水—有机溶剂乳化体系。
在聚合反应时两种单体分别从分散相（相变材料乳化液滴）和连续相向其界面移动并迅速在界面上聚合，生成的聚合物膜将相变材料包覆形成微胶囊。
在乳化分散过程中，要根据相变材料的溶解性能选择水相和有机相的相对比例，数量少的一种一般做分散相，数量多的作连续相，相变材料处于分散相乳化液滴中。
赖茂柏等［１０］采用界面聚合法以甲基丙烯酸甲酯包覆石蜡制备相变微胶囊，得到的微胶囊颗粒较小而均匀，包覆层强度也较好，不易发生泄漏。
２．４．２ 原位聚合法原位聚合法是将形成囊壁的单体及引发剂全部位于相变材料乳化液滴的内部或外部，在液滴表面发生聚合反应，生成的聚合物膜覆盖液滴表面，从而得到微胶囊相变材料。
原位聚合法是建立在可溶性单体或预聚物聚合反应生成不溶性聚合物的基础上，其关键是形成的聚合物如何沉淀和包覆在内核的表面。
周建伟等［１１］采用原位聚合法合成了以低温相变材料为囊芯和脲醛树脂为壁材的微胶囊，在１６ ０００ｒ／ｍｉｎ转速下剪切乳化５ｍｉｎ制备相变材料乳化液。
在反应器中加入相变材料、三聚氰胺改性脲醛预聚体、ＮＨ４Ｃｌ调节ｐＨ值为７，在４０℃下反应４ｈ形成相变材料微胶囊。
制备的微胶囊相变复合材料在组成结构、形貌特征、热性能和胶囊致密性等方面都能达到预期目的。
２．４．３ 复凝聚法由两种或多种带有相反电荷的线性无规聚合物材５料作囊壁，将芯材分散在囊壁材料水溶液中，在适当的ｐＨ值、温度和稀释条件下，使相反电荷的高分子材料间发生静电作用而相互吸引，导致溶解度降低并分成两组，即贫相和富相，富相中的胶体可作为微胶囊的壳，该现象即为复凝聚。
实现复凝聚的必要条件是两种聚合物离子的电荷相反且数量恰好相等；同时还须调节体系的温度和盐含量，以促进复凝聚产物的形成。
Ｈａｗｌａｄｅｒ等［１２］用复凝聚法成功制备了相变微胶囊，将石蜡置于明胶水溶液中乳化，在６５℃下逐滴加入阿拉伯胶溶液，得到混合均匀的乳液，调节乳液ｐＨ值＝４后加入甲醛作为交联剂；反应完全后降至室温并调节ｐＨ值＝９，此时悬浊液发生相分离，将富相中的微胶囊硬化、过滤和分离便可得到产物。
对产物的各种性能进行详细研究后发现，壳材用量、乳化时间和交联用量对成核率及粒径分布有很大的影响。
Ｈｉｄｅｔｏ等［１３］以丁四醇为主要相变材料，通过掺入不同比例的多元醇如ＴＭＥ、ＴＭＰ等，制得相变温度在８０～１００℃的ＰＣＭ（８６）和ＰＣＭ（８０）两种产物，产物随环境温度变化的吸放热研究表明其具有较好的温度调控功效。
２．４．４ 喷雾干燥法喷雾干燥法是将芯材料和壳材料的混合物通入加热室或冷却室，快速脱除溶剂后凝固得到微胶囊，一般是先将壳材料溶于溶剂中，然后芯材料在壳材料的溶液中乳化，最后是喷雾干燥。
２．５ 高分子聚合法高分子聚合法是利用接枝，嵌段共聚或化学交联等化学方法，把具有较高相变热以及合适温度的高分子固液相变物质合成性质相对稳定的高分子相变材料。
吕社辉等［１４］介绍了高分子物质作为载体基质和相变介质制备高分子复合相变材料的方法，并分析了各种高分子复合相变材料的优缺点。
３ 复合相变材料的应用３．１ 建筑业建筑业是复合相变材料最具有应用价值的领域之一［１５］。
复合芯材相变材料微胶囊的制备与应用
复合芯材相变材料微胶囊的制备与应用相变材料是一种能够在特定温度范围内发生相变（液固相变或固气相变）的物质。
相变材料的应用领域广泛，包括热能储存、温度调节、传感器等。
然而，传统的相变材料在应用过程中存在一些问题，如低热传导性、材料的不稳定性等。
为了解决这些问题，研究人员开始研究。
复合芯材相变材料微胶囊是一种将相变材料包裹在微胶囊中的新型材料。
制备过程中，首先选择适合的相变材料，如蜡或聚合物等，然后将其包裹在微胶囊中。
微胶囊通常由聚合物材料制成，具有良好的稳定性和封装性。
制备完成后，复合芯材相变材料微胶囊可以在特定温度下释放相变材料的热量，实现温度调节或热能储存的功能。
复合芯材相变材料微胶囊具有许多优点。
首先，微胶囊的存在使得相变材料的热传导性能得到了显著提高。
相变材料微胶囊在相变时，热量可以通过微胶囊壁传导出来，从而提高了热传导效率。
其次，复合芯材相变材料微胶囊具有良好的稳定性，可以长时间保持相变材料的性能。
此外，由于微胶囊的封装性，相变材料不易受到外界环境的污染或影响。
复合芯材相变材料微胶囊的应用领域广泛。
在建筑领域，可以将复合芯材相变材料微胶囊应用于墙体、屋顶等位置，实现室温调节。
在电子领域，可以将复合芯材相变材料微胶囊应用于散热器或电池等位置，提高热传导性能。
在航天领域，可以将复合芯材相变材料微胶囊应用于太阳能电池板等位置，实现热能储存。
总之，复合芯材相变材料微胶囊是一种具有潜力的新型材料。
它不仅可以提高相变材料的热传导性能，还具有良好的稳定性和封装性。
在建筑、电子和航天等领域，复合芯材相变材料微胶囊都有着广阔的应用前景，为相关领域的发展提供了新的可能性。
相变材料的制备和研究
相变材料的制备和研究相变材料是一种可以在温度、压力、磁场等条件下发生相变的特殊材料。
相变材料在日常生活中也有许多应用，例如保温水杯、智能窗帘等。
今天我们来探讨一下相变材料的制备和研究。
一、相变材料的类型相变材料有许多种类，最常见的有两种：一种是利用金属相变实现的，称为金属相变材料，另外一种是利用聚合物、氧化物、非晶合金等材料实现的，称为非金属相变材料。
金属相变材料主要利用金属的形态变化来实现。
例如，铁丝加热后可以从弯曲状态转变为直线状。
这是由于温度的升高使得金属晶体的结构发生变化，从而引起了金属物体的形状上的变化。
同样的，金属的相变还可以使得金属的物理性质发生变化，例如导电性、磁性等。
非金属相变材料则采用聚合物、氧化物、非晶合金等材料实现。
这些材料在特定条件下，例如温度、压力等的变化，会发生相变。
例如，聚合物相变材料可以在不同温度下变硬变软，氧化物相变材料则可以改变透明度。
二、相变材料的制备方法相变材料的制备方法有许多种，下面我们来介绍其中几种比较常见的方法。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将溶液中的化合物转化为凝胶状态的方法。
通过加热蒸发或其他方法将制备好的溶液获得固体材料。
这种方法可以制备出具有高品质的金属和非金属相变材料。
2. 反应熔炼法反应熔炼法是通过高温反应来制备材料的方法。
该方法的优点是能够制备出高质量的金属和非金属相变材料，但是由于需要高温反应，所以在操作时需要高度注意安全。
3. 真空热处理法真空热处理法是一种在高真空下进行的化学反应方法。
该方法可以制备出优质的金属相变材料，并且可以对材料进行调控以获得所需的性质。
三、相变材料的研究方向相变材料在日常生活中有许多实际应用，例如智能窗帘、热敏纸等。
随着科技的进步，相变材料的应用范围将会越来越广泛，因此对相变材料的研究也变得尤为重要。
1. 进一步深入研究相变机理了解相变材料的相变机理可以帮助我们更好地制备和应用相变材料。
因此，我们需要通过理论和实验的手段来深入研究相变机理。
相变保温建筑材料研究和应用进展
相变保温建筑材料研究和应用进展随着全球对能源效率和可持续发展的日益，相变保温建筑材料（CWBM）成为了研究热点。
这种材料在储能和调节温度方面具有显著优势，为建筑节能提供了新的解决方案。
本文将探讨相变保温建筑材料的研究进展及其在各个领域的应用实例，并展望未来的发展趋势。
相变保温建筑材料是一种利用物质相变过程中吸收或释放大量热量的原理来调节建筑内部温度的材料。
在相变过程中，材料从固态转变为液态或从液态转变为固态，伴随着热量的吸收或释放。
这种材料的出现，可以有效解决传统保温材料导热系数高、储能能力差的问题。
近年来，相变保温建筑材料的研究取得了显著进展。
从材料种类来看，主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。
无机相变材料具有高储能密度、良好的热稳定性，但成本较高；有机相变材料成本较低、可塑性好，但储能密度和热稳定性较差。
针对不同材料的优缺点，研究者们正在开发高效、低成本的复合相变材料。
目前相变保温建筑材料的研究仍存在一些挑战，如相变温度范围窄、相变储能密度低、成本过高等。
为解决这些问题，未来的研究将更加注重纳米技术、先进复合材料等新型技术的引入，以改善相变保温建筑材料的性能。
相变保温建筑材料在建筑节能领域具有广泛的应用前景。
例如，在住宅和办公楼中，采用相变保温建筑材料可以显著提高建筑物的热效率，降低能源消耗。
这种材料还可以应用于城市综合体、工业建筑等领域。
在特定的领域，如数据中心、冷链物流等，相变保温建筑材料能够为能源管理和温度调控提供有效帮助。
总体来看，相变保温建筑材料的研究和应用前景广阔。
随着技术的不断进步和研究的深入，这种材料在建筑节能、可再生能源利用等领域的应用将更加成熟。
未来的研究将更加注重提高相变保温建筑材料的性能和降低成本，推动其在更广泛领域的普及和应用。
需要加强跨学科合作，促进相变保温建筑材料在产学研用方面的协同创新，为实现绿色建筑和可持续发展做出贡献。
随着能源短缺和环境污染问题的日益严重，可再生能源和节能技术的开发利用逐渐成为全球的焦点。
复合相变储能材料的研究
复合相变储能材料的研究作者：王蓬王月详张伟伟来源：《科技资讯》 2014年第21期王蓬王月详张伟伟(中国电子科技集团公司第三十三研究所山西太原 030006)摘要:相变储能材料能够将能量以相变潜热的形式储藏在其体内,实现能量在不同时空位置之间的转换和有效利用,受到了学者的高度重视。
近年来,相变储能材料的研究和应用发展十分迅猛,本文分析了对复合相变储能材料的制备和应用前景。
关键词:相变储能材料优化设计溶胶凝胶制备技术中图分类号:TQ02 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(c)-0095-02随着科技飞速的进步,人类对能源的需求日益增加,对能源的利用率提出了越来越高的要求。
储能技术“削峰填谷”的作用对提升能源的利用效率具有重要意义。
近年来相变储能材料在能源的充分利用研究领域中处于十分活跃的地位。
相变材料(Phase Change Material, PCM)是指在一定的温度范围内可改变物理状态的材料,以环境与体系的温度差为推动力,实现储、放热功能。
随着微纳加工技术的发展,航空航天领域中的电子元器件向高功率化、小型化等方向发展。
随着飞行器速度不断提升,电子元器件的温控问题已经成为影响器件可靠工作的关键。
资料分析显示:电子元器件的温度每升高2 ℃可靠性下降10%,因此航空航天领域中电子元器件可靠地温度控制是飞行器正常运行的重要保障。
目前被广泛应用于解决电子元器件散热问题的导热界面材料不能满足航天领域电子元器件的温控需求,对于此类处于较高温度的密闭环境体系中高密度电子元器件的热保护必须采用一种新型的热控技术,即相变储热式温控技术。
相变材料被提出装配于电子元器件和散热片之间,通过相变过程的相变潜热吸收电子元器件工作产生的热量,达到控制电子元器件温升,保证电子元器件可靠性的目的。
同时,相变材料具有常温下呈固态,可以制成垫片便于装配,达到一定温度后融化润湿配合界面,降低界面热阻,是替代界面导热材料的新型热控材料。
水合盐复合相变材料的研究进展
第8卷 第4期2019年7月储能科学与技术Energy Storage Science and TechnologyV ol.8 No.4July 2019水合盐复合相变材料的研究进展房满庭，章学来，纪 珺，华维三，刘 彪，王绪哲（上海海事大学蓄冷技术研究所，上海 201306）摘 要：水合盐相变储能材料具有相变温度适中、导热系数大、潜热值高、价格低廉等优点，因而具有广阔的使用前景。
然而，过冷、相分离、循环稳定性差等诸多问题限制了水合盐的实际应用。
许多学者将水合盐与其它材料结合，构成复合相变材料，成功地解决了以上问题。
前人对水合盐复合相变材料的研究以解决水合盐在使用过程中的上述问题居多。
然而近年来，有研究者制备复合相变材料以改善水合盐的热物性，如相变温度、导热系数、潜热值等，取得了一定成果，但这一研究思路仍需进行进一步探索。
文章将制备水合盐复合相变材料的目的作为线索，总结了水合盐复合相变材料的研究思路，详细介绍了国内外相关的研究工作和研究成果，并指出了今后水合盐复合相变材料的研究重点。
关键词：水合盐；复合相变材料；过冷；相分离；循环稳定性；热物性doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2019.0018中图分类号：TQ 037.1文献标志码：A文章编号：2095-4239（2019）04-0709-09Progress in hydrated salt based composite phase change materialsF ANG Manting , ZHANG Xuelai , JI Jun , HUA Weisan , LIU Biao , WANG Xuzhe (Merchant Marine Academy, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China)Abstract: Hydrated salt-based phase change materials have several advantages including moderate phase transition temperatures, high thermal conductivity, high latent heat and low prices, and hence a potential for a broad range of applications. Such materials, however, often come across problems including supercooling, phase separation and poor cycling stability, which limit their practical applications. One way to resolve the problems are the combination of the hydrated salts with other materials to form composites. This has been proven highly effective. Recent years also see researchers to use composite phase change materials as a mean to improve thermal properties of the phase change materials, including phase transition temperature, thermal conductivity and latent heat etc. This paper summaries recent progress in the area.Key words: hydrated salt; composite phase change material; supercooling; phase separation; cyclingstability; thermal properties收稿日期：2019-02-25；修改稿日期：2019-03-09。
复合相变材料的制备与应用研究进展
２ ４ ３复 凝 聚法 ．．
由两种或多种带有相反 电荷的线性无规聚合物材
２ １年第３ ０ １ 期
中 国 非 金 属 矿 工 业 导 刊
总 第 ８ 期 ９
料作囊壁 ，将芯材分散在囊壁材料水溶液 中，在适 当 的ｐ Ｈ值 、温度和稀释条 件下 ，使相 反 电荷 的高分 子 材料间发生静 电作用而相互吸引 ，导致溶解度降低并 分成两组 ，即贫相和富相 ，富相中的胶体可作为微胶 囊的壳 ，该现象 即为复凝聚。实现复凝聚 的必要条件 是两种聚合物离子 的电荷相反且数量恰好相等 ；同时
在两种不相混溶 的相变材料 乳化体 系中 ，通常采用水
一
李忠等 通过用 熔融浸渗法制备 出的Ｃ Ｓ ／ Ａ－ Ａ 蒙 脱土复合 相变储 能材料 经过ＸＲＤ、Ｉ Ｒ、Ｄ Ｃ 测证 Ｓ 检 明所 得到 的复 合相 变材 料适 合于 民用 建筑 材料 的使
用。
有机溶剂乳化体 系。在 聚合反应时两种单体分 别从
等导热物质 ，此种ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法 比较适合 制备工 业和建筑 用低
温的定形相变 材料 。
因此在宏观上 为固态颗粒。微胶囊技术制备热控相变 复合材料有很多优点 ：相变材料在相变过程 中无渗 出
且 保持 定形 结构 ；阻止 了相变 材料 与 外界环 境 的反 应 ；增 加了热交换面积。微胶囊法 中最常用的有 界面 聚合法 、原位聚合法 、复凝 聚法和 喷雾干燥法 。
聚合反应 ，生成的聚合物膜覆盖液滴表面 ，从而得到
微胶囊相变材料 。原位聚合法是建立在可溶性单体或
相变材料与多 孔载体 的复合 制备方法 采用真 空浸 渗法 。如果简单的将多孔材料浸泡在液体 中一般很难 在其 中吸收大量的液体 ，其原 因是在材料 内部 孔隙滞
相变材料的制备与应用研究
相变材料的制备与应用研究相变材料是一类能够在外加温度、压力、磁场等因素引起的相变中发生明显物理性质变化的材料。
相变过程常伴随着体积的变化、热容的变化、热导率的变化、电导率的变化等。
这些性质变化，使得相变材料在许多应用领域具有独特的优势和广阔的应用前景，如智能材料、传感器、能量转换器件、存储和计算器件等。
相变材料的制备和应用是现代材料科学领域的研究热点之一。
一、相变材料的制备方法1.合金化法合金化法是制备相变材料的常用方法。
该方法一般采用高温固态反应的方法，将两种不同成分的金属合金化，在固相反应中形成相变材料。
早期的银镉合金、CuZnAl记忆合金就是采用的这种方法。
合金化法制备相变材料的优点是简单易行、合金质量稳定，缺点是成分范围窄，无法进一步对合金的微观结构和组成进行调整。
2.化学合成法化学合成法是一种以化学方法合成相变材料的方法，一般采用水热方法、溶胶-凝胶法、气相沉积等方法制备。
这种方法可以控制相变材料的成分、结构和形貌，是一种优良的相变材料制备方法。
例如，氧化铁纳米颗粒、氟化物钙钛矿薄膜、TiNi合金等都是采用化学合成法制备的相变材料。
3.物理气相沉积法物理气相沉积法是一种在真空条件下利用物理原理将材料沉积于基底上的方法。
这种方法的优点是可以在不污染基底表面的情况下沉积高纯度的相变材料薄膜，并对薄膜的结构进行精细调控。
例如，利用这种方法可以制备出流行的相变材料Ge2Sb2Te5、Sb2Te3等。
二、相变材料的应用研究1.智能材料智能材料是一类具有响应性能的材料，可以在多种外界刺激下完成自主性能变化。
相变材料作为一类具有响应性能的材料，不仅具有材料基础的智能功能，还可以实现形态记忆、孪晶效应和绝热效应等特殊功能，因此在智能材料领域中具有重要应用价值。
例如，TiNi合金可以应用于医用介入器械、潜水器构件等领域。
2.存储器件相变材料在存储器件中的应用十分广泛，如基于相变存储器的高速非易失性存储器（PRAM）、基于相变材料的电子阻变存储器（RRAM）等。
复合相变材料
复合相变材料复合相变材料是一种具有特殊相变特性的材料，它可以在特定温度范围内发生相变，从而实现吸热或放热的功能。
这种材料在许多领域都有着广泛的应用，包括建筑、纺织、能源等领域。
在建筑领域，复合相变材料可以用于调节室内温度，提高建筑能效；在纺织领域，它可以用于制作具有保温或保冷功能的服装；在能源领域，它可以用于储能和传热等方面。
因此，复合相变材料具有着巨大的市场潜力和发展前景。
复合相变材料的种类繁多，常见的有有机相变材料、无机相变材料和复合相变材料等。
有机相变材料主要包括蜡类、聚合物等，它们具有较高的相变潜热和较宽的相变温度范围，但是其热导率较低，导致传热速度较慢。
无机相变材料主要包括金属合金、金属氢化物等，它们具有较高的热导率和较快的传热速度，但是相变潜热较低。
复合相变材料则是将有机相变材料和无机相变材料进行复合，充分发挥它们各自的优点，从而得到具有较高相变潜热、较宽相变温度范围和较快传热速度的材料。
复合相变材料的制备方法多种多样，常见的有物理混合法、化学复合法、微胶囊包埋法等。
物理混合法是将有机相变材料和无机相变材料进行机械混合，然后通过热压或溶剂挥发等方法得到复合相变材料；化学复合法是将有机相变材料和无机相变材料进行化学反应，形成复合相变材料；微胶囊包埋法是将有机相变材料包裹在微胶囊中，再与无机相变材料进行复合。
这些方法各有优劣，可以根据实际需要选择合适的制备方法。
复合相变材料的应用领域广泛，但是在实际应用过程中还存在一些问题，如相变温度范围不够宽、相变潜热不够高、循环稳定性差等。
因此，如何进一步提高复合相变材料的性能，是当前研究的热点和难点。
一些研究者通过改变材料的成分和结构，设计新型的复合相变材料；一些研究者通过表面改性、纳米复合等方法，改善复合相变材料的性能。
这些研究成果为复合相变材料的进一步发展提供了重要的支持和保障。
综上所述，复合相变材料具有着广阔的应用前景和发展空间，它在建筑、纺织、能源等领域都有着重要的应用价值。
相变材料的制备与性能研究
相变材料的制备与性能研究相变材料，在现代材料科学中占有重要地位，它们能够在特定条件下经历物理或化学状态的变化，从而实现特定功能。
相变材料能够在热、光、电、磁等外部刺激下发生相变，这种特点被广泛应用于信息存储、能量转换、传感器、显示器、智能化材料等领域。
本文将介绍相变材料的制备和性能研究。
一、相变材料的制备相变材料的制备方式有很多，主要包括物理法、化学法、合成法等。
其中，物理法主要是采用物理手段改变材料的结构和性质，包括热处理、电子束辐照、多晶转单晶等方法。
化学法是通过化学反应形成相变材料，主要包括溶胶凝胶法、水热合成、溶剂热法等。
这些方法不仅能够制备出性能优良的相变材料，而且能够控制相变过程中的结构和形貌，实现相变材料的定向发展。
以下是其中两种主要的方法：（一）溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种近年来发展很快的相变材料制备方法。
其基本原理是将有机或无机金属化合物溶于一个溶剂中，形成溶胶，然后通过加入凝胶剂的形式使溶胶逐渐凝胶化，最终得到高纯度的难溶性氧化物或其他化合物粉末颗粒。
相比于其他制备方法，溶胶凝胶法具有成本低、制备简单、产量高、质量好等优点。
（二）水热合成法水热合成法是一种热液合成化学方法，在高温、高压、水介质中直接合成具有特定结构和性质的化合物，常用于金属氧化物的制备。
水热合成的反应物质通常为氢氧化物和碱性或酸性盐，反应过程中产生的热和压力是水热合成的关键因素之一。
水热合成法可以制备出具有纳米级别尺寸的颗粒，具有较好的分散性和稳定性。
二、相变材料的性能研究相变材料的性能研究是相变材料研究中最为重要的一环，包括热学性质、光学性质、电学性质、磁学性质等。
这些性质是相变材料功能的基础，也是实现应用的关键。
（一）热学性质热学性质是相变材料性能研究中的重要内容，具体包括热容量、比热容、热导率和热膨胀等。
相变材料的热容量与相变温度关系密切，它表示了相变过程中对于热能的吸收和释放。
比热容表示了物质单位质量对于温度变化所吸收的热量，热导率和热膨胀则分别代表了材料传递和响应热能的方式和程度。
相变材料的研究进展
文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１９)０２Ｇ０２０７０Ｇ０６相变材料的研究进展∗王㊀鑫,方建华,刘㊀坪,林㊀旺,冯彦寒,江泽琦,范兴钰(陆军勤务学院油料系,重庆４０１３１１)摘㊀要:㊀综述了相变材料的种类,并主要从相变机理㊁自身缺陷㊁改进方案等方面对无机㊁有机两大类相变材料进行了总结.概括了４种制备复合相变材料的工艺路线,简单介绍了相变材料在建筑节能㊁工业余热回收㊁调温纤维等领域的应用,最后对相变材料今后的研究方向进行了展望.关键词:㊀相变材料;成核剂;增稠剂;微胶囊;储能纤维中图分类号:㊀T B３４文献标识码:A D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００１Ｇ９７３１．２０１９．０２．０１１０㊀引㊀言随着新时代全球工业的转型升级,以及化石燃料的日趋枯竭,提高能源利用率与开发可再生能源开始成为全世界的焦点.再加上人类活动对汽车,空调等高能耗产品的需求不断增加,导致能源供给与需求失衡[１].当前对化石燃料的依赖并未减轻,新型绿色能源的开发与利用的力度也还不够大.所以发展储能技术是提升不可再生能源利用率,解决能源供求矛盾的重要途径.相变材料(p h a s e c h a n g em a t e r i a l,P C M)因其具有通过自身相态变化进行吸收和释放大量能量的特性而成为国内外能源材料研究的新热点[２].相变材料具有体积小,造价低廉,储能密度大,节能效果明显,相变温度范围宽等优点,被广泛应用于环境温度控制,废热和余热回收,太阳能储存,电力峰谷调节等方面,在工业与民用领域扮演着重要的角色.最早进行P C M研究的是M．T e l k e s,在２０世纪４０年代开始进行利用P C M 进行太阳能储存并对建筑物供暖的研究.２０世纪６０年代,N A S A(美国航空航天局)开始重视相变技术在航天领域的应用前景,自此相变材料的研究跨入了新时代,国内外开始对金属㊁无机水合盐等相变材料进行了连续而系统的研究.徐祖耀院士在相变热力学㊁马氏体和贝氏体相变等领域做出卓越贡献,并最先开展纳米材料相变的研究[３Ｇ６].１㊀相变材料的分类相变材料的种类划分方法大致有３种:第一种分类方式是按照其相变形式分类,可分为固Ｇ液㊁固Ｇ气㊁固Ｇ固㊁液Ｇ气相变材料４类[７].虽然固Ｇ气与液Ｇ气材料的相变潜热大,但由于材料相变前后体积差别很大,使得储能系统不稳定,所以在实际中很少应用.应用较多的是固Ｇ液和固Ｇ固两种相变材料;第二种分类方式是按照材料的相变温度来进行分类,可分为低温相变材料(－５０~９０ħ),中温相变材料(９０~５５０ħ)以及高温相变材料(＞５５０ħ).其中低温相变材料在建筑和日常生活中的应用较为广泛,相变温度在１５~９０ħ之间的材料则广泛应用于太阳能蓄热㊁建筑节能保暖㊁人体恒温等领域[８];第３种分类方式是按照材料的化学组成来分类,可分为无机㊁有机及复合型相变材料.其中第３种分类方式比较直观,根据材料不同物理化学性质可以直接体现出体系的蓄放热特性.１．１㊀无机相变材料无机相变材料主要包括熔融盐㊁金属合金㊁结晶水合盐.其中应用最广泛的是结晶水合盐类无机相变材料,其相变温度大致处于中低温区(０~１５０ħ).结晶水合盐的主要优点有:相变潜热大,密度大体积小,化学性质稳定,价格低廉,导热系数高,相变温度适宜等,被广泛应用于构建恒温节能建筑㊁回收工业余热废热等领域[９Ｇ１１].但这类材料也有着无机相变材料的共同缺点:在使用过程中会出现过冷㊁相分离情况.过冷(s u p e r c o o l i n g)既当物质由液态降温至 凝固点 时并不结晶,而是要继续降温至凝固点以下(几度到几十度不等)才开始结晶的现象.造成此现象的原因可以概括为:晶体由液态结晶是体系熵减小的过程,根据热力学第二定律,在等温等压条件且系统不做体积功的情况下,体系熵减小则系统自由能升高,以致结晶过程不能在凝点处自发进行,所以此时液体需继续降温向外界放热来克服结晶驱动势,才有固态晶核形成.在实际应用中,过冷现象会导致相变材料的极大降低其应用性,所以必须采取措施解决[１２].目前,降低结晶水合盐相变过冷的的方法主要有两种:其一是添加成核剂辅助相变材料成核,并添加增０７０２０２０１９年第２期(５０)卷∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１３７５４９１);重庆市基础科学与前沿技术研究基金资助项目(C S T C,２０１７J C Y J A X００５８)收到初稿日期:２０１８Ｇ０９Ｇ０５收到修改稿日期:２０１８Ｇ１２Ｇ１９通讯作者:方建华,EＧm a i l:f a n g j i a n h u a７１２２５＠s i n a．c o m 作者简介:王㊀鑫㊀(１９９５－),男,福建龙岩人,在读硕士,师承方建华教授,从事相变储能材料的合成及应用研究.稠剂减少脱水盐的沉降来协助水合盐结晶.成核剂共分为３种:与盐层结构㊁晶格参数相近的同构和同型成核剂;与附着层晶体结构不同,但能优先提供附着晶体的沉积位置的取向附生成核剂,可以根据不同的材料本体与使用要求来选用相应的成核剂.使用成核剂降低过冷度是目前应用最为广泛,最经济的方法,当前成核剂的选用已由之前的硼砂等矿物微粒向分散性㊁成核效果更好的纳米微粒过渡发展;其二,冷手指法对降低过冷度同样有效,该法是维持一部分材料始终为固态,以此作为形核,辅助水合盐结晶.另外超声波成核法,弹性势能法,搅拌法,微胶囊封装法等技术也为解决材料过冷提供了不同的解决途径[１３Ｇ１４].上海海事大学的杜晓冬等[１５],使用纳米氧化铝㊁纳米铜㊁碳纳米管为成核剂,探究对三水醋酸钠的防过冷效果.实验结果表明,质量分数为２％的纳米氧化铝㊁２％的碳纳米管可在自分散情况下消除三水醋酸钠的过冷,并且提升了其导热性能.L i u [１６]同样使用了纳米氧化铝,并配合使用硼砂作为成核剂来降低十水硫酸钠的过冷.当添加质量分数为４．５％的纳米氧化铝和１％的硼砂后,相变材料的过冷度有７．８ħ降至１．６ħ,效果明显.无机水合盐相变材料应用过程中第二个要解决的问题就是相分离(p h a s e s e p a r a t i o n ).当材料加热转为液态时,无机盐会溶解在释放出来的结晶水中.若无机盐的溶解度不高,即使加热到熔点以上,部分盐仍未能溶解而沉降到容器底部,形成了固液两相分离现象[１７].当此类混合物冷却时,水合盐晶体首先会在饱和溶液和固体沉积物界面上形成,然后向上生长.这样底层沉积物就会被析出的水合盐覆盖,与溶液隔绝,不能形成最初始的结晶水和盐.待结晶结束后,容器中材料从上到下分为溶液㊁水合盐晶体㊁脱水盐晶体３层.随着相变材料冷热循环次数增多,底层的脱水无机盐沉积物会越来越多,导致相变材料的蓄热性能越来越差,甚至到最后失去蓄热能力[１８Ｇ１９].解决材料相变过程中相分离的问题,就是保证材料储热能力,提升循环使用性的关键.目前最有效的方法是添加特定的增稠剂,增大溶液的黏度,使液体中的颗粒均匀分散而不沉降,以克服固液相分离的现象.通常使用的增稠剂有纤维素醚及其衍生物型㊁缔合型碱溶胀型和聚氨酯型增稠剂[２０].徐伟亮[２１]分别选用了二氧化硅㊁活性白土㊁硅藻土㊁膨润土㊁羧甲基纤维素(C M C )㊁聚丙烯酰胺㊁聚乙烯醇为增稠剂,探究对水合乙酸钠相变材料相分离的抑制效果.实验结果表明,C M C ㊁聚丙烯酰胺和聚乙烯醇这３种增稠剂添加量在６％(质量分数)以下就能基本消除水合乙酸钠的相分离现象,并大大提升了材料的重复相变次数.表１列出了常用无机水合盐相变材料的热物性质.表１㊀常用无机水合盐相变材料的热物性质T a b l e １T h e r m a l p r o p e r t i e s o f i n o r g a n i c h y d r a t e d s a l t p h a s e c h a n gem a t e r i a l s 分子式熔点/ħ溶解热/k J k g－１导热系数/W m －１ K －１L i C I O ３ ３H ２O ８．１２５３C a C l ２６H ２O ２９．６１７１/１９０．８０．５４(３８．７ħ)１．０８８(２３ħ)N a ２S O ４ １０H ２O ３３２５４/２５１．１０．５４４N a ２H P O ４ １０H ２O ３５．２２６５/２８０N a ２S ２O ３ ５H ２O ４８１８８/２０１N a (C H ３C O O ) ３H ２O ５８２２６/２６４B a (OH )２ ８H ２O ７８２６７/２８００．６７８(９８．２ħ)１．２５５(２３ħ)M g(N O ３)２ ６H ２O ８９/９０１４９．５/１６２．８０．５０２(１１０ħ)０．６１１(３７ħ)M g C l ２６H ２O １１６１６５/１６８．６０．５７０(１２０ħ)０．６９４(９０ħ)１．２㊀有机相变材料有机相变的种类繁多,相变温度与相变潜热范围很广,大部分有机相变材料主要利用固Ｇ液相变过程来进行储能,即通过分子的有序Ｇ无序排列交变在进行蓄放热[２２].有机相变材料具有储能密度大㊁价格低廉㊁过冷度较低㊁熔化后蒸汽压低㊁无相分离现象等优点,是一类储能性能稳定的环境友好型的相变材料.目前有机相变材料主要可分为石蜡类和非石蜡类.１．２．１㊀石蜡类石蜡是石油炼制中的产物,主要成分为直链烷烃,原料来源丰富,是目前最热门的有机相变材料.这类材料价格低廉,相变潜热高(１７０~２７００J /g),相变温度范围广(０~８０ħ),种类繁多可以满足不同工况要求.在相变过程中,石蜡具有化学稳定性好㊁热膨胀系数小㊁对基体材料无腐蚀性等优点,常被用来改性或复合,添加进建筑材料中使用.但石蜡作为相变材料液存在热导率低,相容性差,易燃等缺点.石蜡的碳链长度越长,其相变潜热与相变温度就越高.为了提高石蜡的热导率,常在材料中添加高热导性的物质,如金属粉末与石墨烯粉末,或者将石蜡封装成纳米级的胶囊１７０２０王㊀鑫等:相变材料的研究进展颗粒[２３Ｇ２４].非石蜡类的有机相变材料主要为脂肪酸类㊁脂肪醇类㊁聚乙二醇类㊁芳香烃类㊁芳香酮类㊁酰胺类以及聚烯烃㊁聚多元醇㊁聚酰胺等高分子类有机物.１．２．２㊀脂肪酸类脂肪酸类是为数不多的可再生的相变材料,是实行可持续发展与环境保护理念的新研究方向.常用的脂肪酸类相变材料有十八酸(硬脂酸)㊁十六酸(棕榈酸)㊁十四酸(豆蔻酸)㊁十二酸(月桂酸)４种[２５].它们具有相变潜热高,化学和热稳定性好㊁无毒害,对基体材料无腐蚀性等优点,并且经历上千次熔融Ｇ冷凝循环后,几乎不会发生过冷现象,这使得脂肪酸类相变材料被广泛用于太阳能储能与建筑物恒温等领域.但同时,此类相变材料也存在的导热系数较低和材料价格昂贵的缺点.Z h a n g 等[２６]进行了月桂酸,棕榈酸与它们的混合物在不同温度环境下的固Ｇ液相变情况的研究,得出含量为２３％的二元酸混合物在经过１００次的熔融冷凝循环操作后,仍具有良好的热稳定性.反应了脂肪酸类相变材料具有很好的耐久使用价值.１．２．３㊀脂肪醇与聚乙二醇类脂肪醇类相变材料主要有十二醇㊁十四醇㊁十六醇㊁季戊四醇㊁新戊二醇等.这类储能材料具有储能密度大,材料成本较低,对环境无污染,相变温度适宜,不易发生过冷现象,化学性能和热性质稳定等诸多优点,同时可以根据不同相变体系需求进行两两结合,复配出二元甚至多元体系的材料.但脂肪醇类相变材料在进行固Ｇ固相变过程中,较高的外界温度会使脂肪醇分子的晶态转变成塑形晶体,从而产生较大的蒸汽压.这个缺点使得脂肪醇类相变材料使用时必须封装在密闭的容器中或通过接枝法固定在热稳定性良好的支撑材料上[２７].聚乙二醇又称为聚乙二醇醚,是一种水溶性的高分子相变材料.这种材料具有储能密度大,化学性质稳定,价格低廉,对环境无污染等优点.聚乙二醇分子的聚合度越高则其分子量越大,相变潜热也越大,物理形态也从白色粘稠液逐渐转变为坚硬的蜡状固体.这是由于分子聚合度提高时,分子间范德华力增大,相变温度与相变潜热也随之增大.但若聚乙二醇分子链过长,在冷却过程中会出现大分子链间缠结,导致结晶困难,出现很大的过冷效应[２８].疏瑞文等利用石墨烯超强的导热性能[２９],将其与聚乙二醇复合,来提升相变材料的导热性能.今后,选出合适的高热导组分并复合进聚乙二醇材料中来提升其热导率是国内外的研究重点.表２列出了几类有机相变材料的熔点㊁相变焓.表２㊀几类有机相变材料的熔点、相变焓T a b l e ２M e l t i n gp o i n t a n d p h a s e c h a n g e e n t h a l p y o f s e v e r a l t y p e s o f o r g a n i c p h a s e c h a n gem a t e r i a l s 名称熔点/ħ相变潜热/Jg －１名称熔点/ħ相变潜热/Jg －１十四烷５．５２２８十二酸４４~４５２２５十五烷１０２０５十四酸５４~５５２２０十六烷１６．７２３７十六酸６３~６４２１５十七烷２１．７２１３十八酸６９~７１２４３十八烷２８．０２４４P E G Ｇ５００２０~２５１４５二十烷３６．７２４６P E G Ｇ１０００３８~４０１５０二十二烷４４．０２４９P E G Ｇ２０００５１~５３１６４二十四烷５０．６２５５P E G Ｇ６０００６０~６２１８８三十烷６５．４２５１P E G Ｇ１００００６２~６４１９０２㊀相变材料的应用２．１㊀节能建筑的应用相变材料在建材领域的应用主要有两方面:第一是在整体建筑蓄能保温方面,将相变材料(多为无机水合盐类)与建筑材料混合,使其具有承重与保温储能两种特性.节能保温建筑白天可以吸收太阳热能储存起来到晚上释放,保持整体建筑温度在材料相变温度附近波动,是倡导节能绿色环保建筑理念的很好体现[３０];另一方面,相变材料可应用于室内散热和储热蓄冷.由相变材料制得的储能板铺设于室内,可以在夏季储存空调产生的过多冷量并在需要时再释放,这既能减少空调重复开关工作的次数,又能使室内环境温度波动较小,始终保持在人体适宜的状态.徐小龙等[３１]通过大量研究,对各种相变材料在太阳能建筑中的应用进行了归纳总结,分析了各种应用方式的优势,提出了新型采用稳固态相变材料的地板辐射空调采暖模式.经过室温波动情况,测试了相变材料利用率及耐久度等多项指标,证实了该种采暖模式对节约能耗,提升室内舒适度具有很大的作用.韦玉堂㊁崔海亭等[３２]根据数值计算理论及相变储能理论,在室内环境下对二维球状蓄热体的蓄放热过程进行了模拟计算和实验,得出了二维球体模型蓄放热过程的温度场的一般变化规律.２．２㊀工业余热废热收集的应用在垃圾焚烧㊁冶炼㊁化工等多个产业领域,均存在工业余热废热大量流失浪费的情况,这不仅会造成设备的损坏,还会导致工作环境恶化.为了利用这些不稳定的工业余热,研究者们开发出了热管换热器㊁蓄热室式相变储热系统㊁潜热 显热复合储热材料３类相变储能系统.在不同的工况条件下各系统的适用领域也不同,如热管换热器是一类可进行储热蓄冷的双２７０２０２０１９年第２期(５０)卷向回收能源系统.热管换热热阻小,传热量大且能避免换热流体间的相互污染,是一类３００ħ下余热高效收集的方法.而蓄热室式储热系统则是由相变原件构成的储热池,与传统的显热蓄热室相比,相变蓄热室提升了储能密度,降低了设备体积并能实现热能的稳定输出,广泛应用于工业加热过程的余热利用.潜热 显热复合储能材料则是由无机盐与陶瓷等耐火材料基体烧结而成,改复合材料不仅具有很高的储能密度㊁良好的传热性能,并且系统输出热功率稳定,是在５００ħ以上环境条件下回收工业余热的高效储能系统[３３].２．３㊀保温储能纤维的应用储能纤维是将具有保温或制冷的相变材料通过不同的方法与纤维基体相复合所制得,此类纤维所纺的织品能在环境温度改变时依靠内部相变材料的相态变化,来减小织品内部环境的温度波动.目前相变储能纤维主要的制备工艺有复合纺丝法㊁中空填充法㊁涂层法等.其中复合纺丝法应用最为广泛,所纺纤维的结构致密㊁性能稳定,循环使用性也最好.复合纺丝法的主要工艺路线为:将成纤基体(如聚乙烯醇㊁胆酸等)与相变材料配成纺丝原液,通过在纺丝机计量泵喷头喷出,再经过硫酸凝固浴或热气流交换等处理使溶剂蒸发得到初生纤维,最后根据所需的最终产品进行特定的丝条卷曲㊁拉伸处理可得成品.特别是静电复合纺丝法可以制备纳米级超细纤维,适用于极端气候环境中人体或设备的保温储能.储能纤维因其良好的恒温特性㊁较强的使用耐久性㊁绿色环保㊁价格低廉等优点,已广泛应用于航空航天㊁运动服饰㊁保护性材料㊁医疗用品等领域[３４Ｇ３５].四川大学的温国清等[３６]以致密的硼酸交联聚乙烯醇为基体,制备出具有隔离腔室的相变储能纤维,并获得国家专利.宋晓庆㊁姜猛进等[３７]采用复合湿法纺丝技术制得石蜡/聚乙烯醇复合相变储能纤维,其中石蜡质量分数为３０％.而后采用了扫描电镜观察复合纤维的结构,如图１所示,发现石蜡主要以岛相分散与纤维基体的海相中.采用示差扫描量热仪对复合纤维的储热性进行表征,当表观拉伸倍数为２倍时,相变晗为３１．４J/g,并且复合纤维相变焓与其表观拉伸倍数成反比关系.最后进行反复洗涤实验,按照G B/T８６２９Ｇ２００１(纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序)得出,经过２５次洗涤后,纤维的热效率几乎无变化,说明了此复合储能纤维具有较好的耐洗涤性.图１㊀聚乙烯醇甲醛纤维与萃取石蜡后储能纤维截面S E M图F i g１C r o s sＧs e c t i o n a n d s u r f a c e S E M p h o t o g r a p h s o f p o l y v i n y l f o r m a l f i b e r s a n d e n e r g y s t o r a g e f i b e r sw i t h p a rＧa f f i ne x t r a c t e d３㊀结㊀语相变材料对于节约能耗㊁环境保护㊁提高生活质量等方面具有重大贡献,并随着制备工艺的不断优化㊁原料种类的不断扩增,相变材料的性能有了显著提升,应用领域也越来越广.然而部分材料仍存在制备成本过高㊁使用耐久性差㊁热导率低等有待改善的问题.当前,多种相变材料复合形成多元体系,并根据实际工况条件和材料特性来设计添加剂分子,以提升复合相变材料的性能受到研究者的广泛关注[３８],并且相变材料纳米化㊁功能多样化㊁适用环境极端化也是未来的发展趋势.相信在诸多科研工作者的不断探索下,相变材料在未来一定会为人类社会的发展进步起到重要作用.致谢:感谢陆军勤务学院研究生科研创新项目对本项目的大力支持!参考文献:[１]㊀何天白,胡汉杰．功能高分子与新材料[M]．北京:化学工业出版社,２００１．[２]㊀张仁元,朱泽培,朱焕良,等．相变(复合)储能技术应用与开发可行性研究报告[R]．广州:中国科学院广州能源研究所报,１９８８．[３]㊀Y uAP,R a m e s hP,I t k i sM E,e t a l．G r a p h i t e n a n o p l a t eＧl e t－e p o x y c o m p o s i t et h e r m a l i n t e r f a c e m a t e r i a l s[J]．J P h y sC h e m C,２００７,１１１(２１):７５６５Ｇ７５６９．[４]㊀崔海亭,杨㊀峰．储热技术及其应用[M]．北京:化学工业出版社,２００４:２７．[５]㊀S h a r m aA,S h u k l aA,C h e nC R,e t a l．D e v e l o p m e n to f p h a s e c h a n g em a t e r i a l s(P C M s)f o r l o wt e m p e r a t u r ee nＧe r g y s t o r a g ea p p l i c a t i o n s[J]．E n e r g y T e c h n o l,２０１４(７):３７０２０王㊀鑫等:相变材料的研究进展１７Ｇ２１．[６]㊀Z h a n g L i z h i,Z h a n g Q i n g．P h a s e c h a n g eh e a t s t o r a g em aＧt e r i a l s[J]．N e w C h e m i c a lM a t e r i a l s,１９９９,２７(２):１９Ｇ２１(i nC h i n e s e)．张丽芝,张㊀庆．相变贮热材料[J]．化工新型材料,１９９９,２７(２):１９Ｇ２１．[７]㊀G u o C h a x i u,L i u S h u l a n．R e v i e w o ni n t e n s i f y i n g h e a t t r a n s f e r o f p h a s e c h a n g e[J]．G u a n g z h o uC h e m i c a l I n d u sＧt r y,２０１１,３(１２):３２Ｇ３３(i nC h i n e s e)．郭茶秀,刘树兰．固Ｇ液相变传热强化过程研究进展[J]．广州化工,２０１１,３(１２):３２Ｇ３３．[８]㊀张寅平,胡汉平,孔祥冬．相变贮能Ｇ理论和应用[M]．合肥:中国科学技术大学出版社,１９９６．[９]㊀H a d j i e v aM,S t o y k o vR,F i l i p o v aT．C o m p o s i t es a l tＧh yＧd r a te c o n c r e t e s y s t e mf o r b u i l d i ng e n e r g y s t o r a g e[J]．R eＧn e wE n e r g y,２０００,１９(１):１１１Ｇ１１５．[１０]㊀Y eF e n g,Q uJ i a n g l a n,Z h o n g J u n y u,e ta l．R e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t o f p h a s ec h a n g e m a t e r i a l(P C M)u s e da sh e a t s t o r i n g m a t e r i a l[J]．C h i nJP r o cE n g,２０１０,１０(６):１２３１Ｇ１２４１(i nC h i n e s e)．叶㊀锋,曲江兰,仲俊喻,等．相变储热材料研究进展[J]．过程工程学报,２０１０,１０(６):１２３１Ｇ１２４１．[１１]㊀L iY u n h o n g,J i a o Q i n g y i n g,X i a D i n g g u o,e ta l．T h e s t u d y a n da p p l i c a t i o n so fn o r m a la n dl o w t e m p e r a t u r ep h a s ec h a n g ea n d h e a ts t o r a g e m a t e r i a l s[J]．C h i n JC h e m E d u,２００４,２５(１０):９Ｇ１３(i nC h i n e s e)．李玉红,焦庆影,夏定国,等．常低温先变储热材料的研究和应用[J]．化学教育,２００４,２５(１０):９Ｇ１３．[１２]㊀R u a nD e s h u i,Z h a n g T a i p i n g,Z h a n g D a o s h e n g,e ta l．S t u d y o nl o n gＧt e r m h e a ts t o r a g eu s i n g m o l t e ns a l th yＧd r a te s[J]．A c t aE n e r g i a eS o l a r i sS i n i c a,１９９３,１４(１):１６Ｇ２２(i nC h i n e s e)．阮德水,张太平,张道圣,等．水合盐相变热长期贮存的研究[J]．太阳能学报,１９９３,１４(１):１６Ｇ２２．[１３]㊀W a n g X i n,F a n g J i a n h u a,J i a n g Z e q i,e ta l．R e s e a r c h p r o g r e s s o f p h a s e c h a n g e e n e r g y s t o r a g e f i b e r s[J]．S y nＧt h e t i cF i b e r i nC h i n a,２０１８,４７(８):３１Ｇ３５(i nC h i n e s e)．王㊀鑫,方建华,江泽琦,等．相变储能纤维的研究进展[J]．合成纤维,２０１８,４７(８):３１Ｇ３５．[１４]㊀Z h a n g R e n y u a n,K eX i u f a n g．P r e p a r a t i o na n d p e r f o r mＧa n c eo fs a l t/c e r a m i cc o m p o s i t ee n e r g y s t o r a g e m a t e r i a l[J]．C h i n e s eJ o u r n a lO f M a t e r i a l s R e s e a r c h,２０００,１４(６):６５２Ｇ６５６(i nC h i n e s e)．张仁元,柯秀芳．无机盐/陶瓷基复合储能材料的制备和性能[J]．材料研究学报,２０００,１４(６):６５２Ｇ６５６．[１５]㊀D u X i a o d o n g,Z h a n g X u e l a i,D i n g J i n g h o n g,e t a l．E f f e c t so fn a n o p a r t i c l e sn u c l e a t i n g a g e n t so nt h e p e rＧf o r m a n c e o f s o d i u ma c e t a t e t r i h y d r a t e[J]．B u i l d i ng E n e rＧg y E f f i c i e n c y,２０１７,４５(９):２５Ｇ２８(i nC h i n e s e)．杜晓东,章学来,丁锦宏,等．纳米成核剂对三水醋酸钠蓄热性能的影响[J]．建筑节能,２０１７,４５(９):２５Ｇ２８．[１６]㊀L i uYS,Y a n g YZ．U s e o f n a n oＧαＧA l２O３t o i m p r o v e b iＧn a r y e u t e c t i ch y d r a t e ds a l t a s p h a s e c h a n g em a t e r i a l[J]．S o l a rE n e r g y M a t e r i a l s&S o l a r C e l l s,２０１７(１６０):１８Ｇ２５．[１７]㊀孙欣炎．结晶水合盐相变材料的研究[D]．上海:华东理工大学,２０１４．[１８]㊀D u t i lY,R o u s s eD R,S a l a h N B,e ta l．A r e v i e w o n p h a s eＧc h a n g e m a t e r i a l s:m a t h e m a t i c a l m o d e l i n g a n ds i m u l a t i o n s[J]．R e n e w a b l ea n dS u s t a i n a b l eE n e r g y R eＧv i e w s,２０１１,１５(１):１１２Ｇ１３０．[１９]㊀S h a r m a A,T y a g iV V,C h e n C R,e ta l．R e v i e w o n t h e r m a l e n e r g y s t o r a g ew i t h p h a s e c h a n g em a t e r i a l sa n da p p l i c a t i o n s[J]．R e n e w ab l ea n dS u s t a i n a b l eE n e r g y R eＧv i e w s,２００９,１３(２):３１８Ｇ３４５．[２０]㊀胡小东．五水硫代硫酸钠相变蓄热材料的制备及其性能研究[D]．广州:湖南理工大学,２０１４．[２１]㊀X u W e i l i a n g．P h a s eＧc h a n g eh e a t s t o r a g eo fs o d i u m a c eＧt a t e h y d r a t e[J]．S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y B u l l e t i n,１９９９,１５(４):２８７Ｇ２９１(i nC h i n e s e)．徐伟亮．水合乙酸钠相变蓄热研究[J]．科技通报,１９９９,１５(４):２８７Ｇ２９１．[２２]㊀C h e n A i y i n g,W a n g X u e y i n g,C a o X u e z e n g．R e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o no f p h a s e c h a n g em a t e r i a l(P C M)u s e da se n e r g y s t o r i n g m a t e r i a l[J]．M a t e r i a l sR e v i e w,２００３,１７(５):４２Ｇ４４(i nC h i n e s e)．陈爱英,汪学英,曹学增．相变储能材料的研究进展与应用[J]．材料导报,２００３,１７(５):４２Ｇ４４．[２３]㊀L i uX i a n z h i,L i uL i n g z h i,M e nY o n g f e n g．S y n t h e s i s a n dc h a r a c t e r i z a t i o no f c h i t o s a n/p a r a f f i n p h a s e c h a n g em i c r oＧc a p s u l e s[J]．A p p l i e dC h e m i s t r y,２０１２,２９(１):９Ｇ１３(i nC h i n e s e)．刘先之,刘凌志,门永锋．石蜡相变微胶囊的制备与表征[J]．应用化学,２０１２,２９(１):９Ｇ１３．[２４]㊀Z h o n g YJ,G u oQ G,L i SZ,e t a l．H e a t t r a n s f e re nＧh a n c e m e n t o f p a r a f f i nw a xu s i n gg r a p h i t e f o a mf o r t h e rＧm a l e n e r g y s t o r a g e[J]．S o l a rE n e r g y M a t e r i a l s&S o l a rC e l l s,２０１０,９４(６):１０１１Ｇ１０１４．[２５]㊀T a n g X H,Z h u B,X u M H,e ta l．S h a p eＧs t a b l i l i z e d p h a s e c h a n g em a t e r i a l sb a s e do n f a t t y a c i de u t e c t i c s/e xＧp a n d e d g r a p h i t e c o m p o s i t e s f o r t h e r m a l s t o r a g e[J]．E nＧe r g y a n dB u i l d i n g s,２０１５,１０９:３５３Ｇ３６０．[２６]㊀Z h a n g J J,Z h a n g JL,H eS M,e t a l．T h e r m a l s t u d i e s o n t h es o l i dＧl i q u i d p h a s et r a n s i t i o ni nb i n a r y s y s t e m o ff a t t y a c i d s[J]．T h e r m o c h i m A c t a,２０１１,３６９:１５７Ｇ１６０．[２７]㊀W u S h u y i n g,Z h u D o ng sh e n g,W a n g N a n．O r g a ni c p h a s e c h a n g em a t e r i a l s:a p p l i c a t i o na n da d v a n c e s i n i mＧp r o v i n g t h e i rh e a t t r a n s f e r p e r f o r m a n c e[J]．M o dC h e mI n d,２００９,２９(１０):１９Ｇ２３(i nC h i n e s e)．吴淑英,朱冬生,汪㊀南．改善有机储热材料传热性能的研究进展及应用[J]．现代化工,２００９,２９(１０):１９Ｇ２３．[２８]㊀X u W e i l i a n g．D e v e l o p m e n t a n da p p l i c a t i o no f s o l i dＧl i q u i d p h a s ec h a n g e m a t e r i a l s a tc o n s t a n tl o w t e m p e r a t u r e s[J]．M o d e r nC h e m i c a lE n g i n e e r i n g,１９９８,(４):１４Ｇ１６(i nC h i n e s e)．徐伟亮．常低温固Ｇ液相变材料的研制和应用[J]．现代化工,１９９８,(４):１４Ｇ１６．[２９]㊀W a n g L i j i u,T a nX i a o q i a n．P r e p a r a t i o n a n d p r o p e r t i e s o fc l a yＧp h a s e t r a n s i t i o nb u i ld i n g m a te r i a l s[J]．JS h e n y a n g４７０２０２０１９年第２期(５０)卷U n i vT e c h n o l ,２０１２,３４(４):４５５Ｇ４６０(i nC h i n e s e )．王立久,谭晓倩．粘土相变建筑材料制备及性能[J ]．沈阳工业大学学报,２０１２,３４(４):４５５Ｇ４６０．[３０]㊀E f i m o v aA ,P i n n a uS ,M i s c h k e M ,e t a l ．D e v e l o p m e n t o f s a l th y d r a t ee u t e c t i c sa sl a t e n th e a ts t o r a gef o ra i r c o n d i t i o n i n g a n dc o o l i n g [J ]．T h e r m o c h i m A c t a ,２０１４(５７５):２７６Ｇ２７８．[３１]㊀X uX i a o l o n g ,N i uR u n p i n g ,F e n g G u o h u i ,e ta l ．S t u d yo n t h e a p p l i c a t i o no f s o l a r h o u s e a n d p h a s e c h a n g e e n e r Ｇg y s t o r a g e t e c h n o l o g y [J ]．C r y o g e n i cC o n s t r u c t i o nT e c h Ｇn o l o g y,２０１３,３５(４):１２３Ｇ１２５(i nC h i n e s e )．徐小龙,牛润萍,冯国会,等．太阳房与相变蓄能结合技术应用研究[J ]．低温建筑技术,２０１３,３５(４):１２３Ｇ１２５．[３２]㊀W e iY u n t a n g ,C u iH a i t i n g ,L y uS h u i ya n ,e t a l ．N u m e r i Ｇc a l a n de x p e r i m e n t a la n a l y s i so nh e a ts t o r a gea n dd i s Ｇc h a r g ec h a r a c t e r i s t i c so f g l o b u l a rh e a t [J ]．R e n e w a b l e E n e r g y,２０１０,２８(４):１３４Ｇ１３６(i nC h i n e s e )．韦玉堂,崔海亭,吕水燕,等．球状蓄热体蓄放热性能的数值分析与实验[J ]．可再生能源,２０１０,２８(４):１３４Ｇ１３６．[３３]㊀L a f d iK ,M e s a l h y O ,E l g a f y A．G r a ph i t e f o a m s i n f i l t r a Ｇt e dw i t h p h a s ec h a n gem a t e r i a l sa sa l t e r n a t i v em a t e r i a l s f o r s p a c e a n dt e r r e s t r i a l t h e r m a l e n e r g y s t o r a g ea p pl i c a Ｇt i o n [J ]．C a r b o n ,２００８,４６:１５９Ｇ１６８．[３４]㊀Z h a n g X X ,LiY ,T a oX M ,e t a l ．I n t e r a c t i v et e x t i l e s r e g u l a t eb o d y t e m pe r a t u r e [J ]．I n t e r n T e x t i l eB u l l e t i n ,１９９９,４５(１):５８Ｇ５９．[３５]㊀L i Z h a o ,Y eG u a n g d o u ,X uJ i a n j u n ,e ta l ．P r e pa r a t i o n a n d c h a r a t e r i z a t i o no f p o l y e t h y l e n e g l y c o l Ｇp o l y v i n l y al c o Ｇh o l t h e r m a l r e g u l a t i n g f i b e r [J ]．S y n t h e t i cF i b e r i nC h i Ｇn a ,２０１５,４４(７):１４Ｇ１８(i nC h i n e s e )．李㊀昭,叶光斗,徐建军,等．聚乙二醇Ｇ聚乙烯醇相变储能纤维的制备及其性能[J ]．合成纤维,２０１５,４４(７):１４Ｇ１８．[３６]㊀W e nG u o q i n g ,X i e R u i ,J u X i a o j i e ,e ta l ．P r e p a r a t i o n a n d p r o p e r t i e so f MWN T /p o l y v i n y lb u t y r a lc o m po s i t e p h a s e c h a n g e f i b e r s [J ]．C h e mI n dE n g P r o g,２０１５,３４(１０):３６８８Ｇ３６９２(i nC h i n e s e )．温国清,谢㊀锐,巨晓洁,等．多壁碳纳米管/聚乙烯醇缩丁醛复合相变纤维的制备与性能[J ]．化工进展．,２０１５,３４(１０):３６８８Ｇ３６９２．[３７]㊀J i a n g M e n g j i n ,S o n g X i a o q i n g ,W a n g B i n ,e t a l ．P r e pa Ｇr a t i o no f p h a s ec h a n g ee n e r g y s t o r a g ea s Ｇs pu n P E G /P V Af i b e rb y c o m p o s i t es p i n n i n g [J ]．C h i n S yn t h F i b I n d ,２００８,３１(６):１７Ｇ２２(i nC h i n e s e )．姜猛进,宋晓庆,王㊀斌,等．复合纺丝法制备P E G/P V A 相变储能初生纤维[J ]．合成纤维工业,２００８,３１(６):１７Ｇ２２．[３８]㊀A l e k s a n d r o vV D ,S o b o l e v A Y．P h a s e d i a gr a m o ft h e N a ２C O ３ １０H ２O ＧN a ２S ２O ３ ５H ２O s y s t e m [J ]．I n o r Ｇga n i cM a t e r i a l s ,２０１４,５０(７):６８６Ｇ６９０．R e s e a r c h p r o g r e s s o f p h a s e c h a n gem a t e r i a l s WA N G X i n ,F A N GJ i a n h u a ,L I U P i n g ,L I N W a n g,F E N G Y a n h a n ,J I A N GZ e q i ,F A N X i n g yu (D e p a r t m e n t o fO i l ,A r m y L o g i s t i c sU n i v e r s i t y ,C h o n g q i n g ４０１３１１,C h i n a )A b s t r a c t :T h e t y p e s o f p h a s e c h a n g em a t e r i a l s a r e r e v i e w e d ,a n d t h e i n o r g a n i c a n do r g a n i c p h a s e c h a n gem a t e r i Ｇa l sa r es u mm a r i z e d m a i n l y f r o m t h ea s p e c t so f p h a s et r a n s i t i o n m e c h a n i s m ,s e l f Ｇd e f e c t sa n di m pr o v e m e n t s c h e m e s ．T h e p r o c e s s r o u t e s o f f o u r k i n d s o f c o m p o s i t e p h a s e c h a n g em a t e r i a l sw e r e s u mm a r i z e d ．T h e a p pl i c a Ｇt i o no f p h a s e c h a n g em a t e r i a l s i nb u i l d i n g e n e r g y c o n s e r v a t i o n ,i n d u s t r i a lw a s t eh e a t r e c o v e r y a n d t e m p e r a t u r e r e g u l a t i o n f i b e rw a sb r i e f l y i n t r o d u c e d ．F i n a l l y ,t h e f u t u r er e s e a r c hd i r e c t i o n so f p h a s ec h a n gem a t e r i a l sw e r e p r o s pe c t e d ．K e y w o r d s :p h a s e c h a n g em a t e r i a l ;n u c l e a t i n g a g e n t ;t h i c k e n e r ;m i c r o c a p s u l e ;e n e r g y s t o r a ge f i b e r ５７０２０王㊀鑫等:相变材料的研究进展。