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當前位置：相變材料
發布時間：2022-12-08 15:09:29
相變材料的性質和種類：
從化學成分分類，可分為無機相變材料和有機相變材料。可作無機相變材料的無機物包括水合無機鹽、無機鹽、金屬和合金，其中只有無機水合鹽屬于中、低溫相變儲能材料。與有機相變材料相比其導熱系數、融解熱、密度和儲熱密度均較大、化學性質一般呈中性、價格便宜。用于供暖空調系統及建筑維護結構的結晶水合鹽類相變材料包括堿金屬和堿土金屬的鹵化鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、醋酸鹽等鹽類水合物。
有機相變材料有石蠟、脂酸類以及某些醇類、芳香烴類化合物等。這里著重介紹在建筑節能中常用的石蠟類和脂酸類有機物。石蠟主要由直鏈烷烴混合而成，分子式為CnH2n+2。應用于相變墻板中的石蠟主要是碳原子數在15-24之間的烷烴混合物。如正十六烷和正十八烷。脂酸類有機物的分子式為CnH2nO2。相變溫度在20℃—90℃之間，相變潛熱與石蠟差不多。應用于相變墻板中的脂酸類有機物碳原子數主要在10-18之間。如癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、軟脂酸、硬脂酸等。多元醇又屬于固—固相變儲能材料。其相變溫度在100—300℃區間，且相變過程中不生成液態。通常應用的多元醇類相變材料為PE（季戊四醇）、PG（三羥基甲基乙烷）、NPG（新戊二醇）等
相變材料的相變理論
在全球能源緊張、氣候持續惡化，嚴重阻礙經濟發展和人們生活健康的今天，世界各國都在尋求新的能源替代戰略，以求得可持續發展和在發展中獲取優勢地位。隨著人們節能環保意識的不斷加強，相變材料以其安全、節能、環保、衛生、經濟等顯著優勢，迅速贏得了廣大消費者的青睞。
相變材料可以應用于太陽能儲存、節能建筑材料、航空航天、服裝和余熱的回收利用等諸多領域。然而現有的有機相變材料雖然具有理想的相變潛熱、無毒無腐蝕等優點，但具有導熱系數低等缺點。因此，有必要開發一種具有高導熱性能的相變材料。石墨烯因其具有諸多特殊的物理性能，如超高的導熱系數，對于提高相變材料熱導率具有廣泛的前景。由于石墨烯極易團聚，因此，常常將石墨烯相變材料組裝成比較宏觀的材料，比如，一維纖維材料、二維薄膜材料和三維氣凝膠等。而石墨烯氣凝膠因其豐富的多孔結構而具有較大的比表面積，可吸附相變材料解決其泄露問題，是目前應用得廣泛的。如中國科學院大連化學物理研究所開發了一種具有高光熱轉換效率的石墨烯基復合相變材料。該復合相變材料主要是將聚乙二醇充填到氧化石墨烯網構的水凝膠中，制備出石墨烯基復合相變材料，具有優異的相變性能和光熱轉換能力，轉化效率高可達93.7%，在太陽能熱轉換和存儲領域具有廣闊的潛力。 隨著經濟的快速發展和現在各國大力發展環保項目，對于相變材料的需求持續增長，據統計，2019年全球相變材料市場規模約為5000萬元，且未來市場規模仍將以13%左右的速率增長，到2025年將達到上億元的規模，市場潛力巨大。
目前全球先進的相變材料生產企業主要集中在美國、歐洲、中國、印度以及日本等國家，主要生產企業有杜邦、漢高、Cryopak、Fujipoly、Parker、霍尼韋爾、Croda International、深圳市華能智研電子有限公司和北京宇田相變儲能科技有限公司等。目前我國在石墨烯相變材料上還處于起步階段，發展潛力巨大，隨著對石墨烯相變材料技術的不斷挖掘，未來將會在太陽熱能、節能建筑、航空航天、現代農業等領域得到更廣泛的發展。 當加熱到熔化溫度時，就產生從固態到液態的相變，熔化的過程中，相變材料吸收并儲存大量的潛熱。 當相變材料冷卻時，儲存的熱量在一定的溫度范圍內要散發到環境中去，進行從液態到固態的逆相變。 在這兩種相變過程中，所儲存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態發生變化時，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，形成一個寬的溫度平臺，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當大。
