相變儲(chǔ)能材料的進(jìn)展

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1、深圳大學(xué)考試答題紙(以論文、報(bào)告等形式考核專用)二O—二?二O—三學(xué)年度第__學(xué)期2320992901/課程編號(hào)'課程名稱能源材料主講教師谷坤明評(píng)分22320992902學(xué)號(hào)姓名專業(yè)年級(jí)10級(jí)高分子材料與工程教師評(píng)語:題相變儲(chǔ)能材料的最新進(jìn)展【4離要I相變儲(chǔ)能材料在相變過程中實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存或釋放，這種材料因具有優(yōu)良的性能而成為近年來研究的熱點(diǎn)。本文主要介紹了相變儲(chǔ)能材料的性質(zhì)、分類以及發(fā)展歷史，討論了相變儲(chǔ)能材料的一些常見的制備方法，如納米膠囊法、溶膠凝膠法、插層復(fù)合法、毛細(xì)吸附法、噴霧干燥法和納米微粒改性法等，概括了相變材料在建筑節(jié)能、電子信息、纖維

2、紡織和軍事偽裝隱身等方面的研究進(jìn)展以及未來的發(fā)展趨勢?！娟P(guān)鍵詞】相變儲(chǔ)能材料發(fā)展歷史制備方法應(yīng)用0引言隨著社會(huì)工業(yè)化的高速發(fā)展，能源問題和環(huán)境問題逐漸成為制約社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵因素，因而人們開始關(guān)注和利川可再生能源，相變儲(chǔ)能材料解決/能源在時(shí)間和空間上分配不均的矛盾，提高丫能源的利用率，成為今后解決能源問題和環(huán)境問題的努力方向。和變儲(chǔ)能材料lU(phasechangematerials,PCM)是指在一定的溫度范圍內(nèi)，利用材料本身相態(tài)或結(jié)構(gòu)變化，向環(huán)境自動(dòng)吸收或釋放潛熱，從而達(dá)到調(diào)控環(huán)境溫度的一類物質(zhì)。它通過發(fā)生相轉(zhuǎn)變時(shí)伴隨的蓄、放熱過程，在熱量供應(yīng)充沛時(shí)

3、加以吸收和貯存，需要時(shí)再予以釋放和利用，實(shí)現(xiàn)特定條件下能:W:的交替轉(zhuǎn)換。與顯熱儲(chǔ)能相比

4、2相變儲(chǔ)能具有儲(chǔ)能密度卨、體積小巧、溫度控制恒定、節(jié)能效果顯著、相變溫度選擇范圍寬、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。近年來，相變儲(chǔ)能材料已成為國A外能源利用和材料科學(xué)方而研究的熱點(diǎn)。發(fā)達(dá)國家在推廣應(yīng)用相對(duì)比較成熟的儲(chǔ)能技術(shù)的同時(shí)，紛紛投入巨資開發(fā)新的儲(chǔ)能技術(shù)和儲(chǔ)能材料，以期不斷提高其技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。我國也在這方面進(jìn)行了積極的研究并収得了較大的成果。1相變儲(chǔ)能材料1.1相變儲(chǔ)能材料的分類相變儲(chǔ)能材料根裾相變形式、相變過程主要分為同一固相變、同一液相變儲(chǔ)能材料；按照相變溫

5、度范圍分為高、中、低溫相變儲(chǔ)能材料；按化學(xué)組成可分為無機(jī)相變儲(chǔ)能材料、有機(jī)相變儲(chǔ)能材料和復(fù)合相變儲(chǔ)能材料3類。其屮，無機(jī)類PCM主要有結(jié)晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬或合金類等;有機(jī)類PCM主要包括石蠟、醋酸和其他有機(jī)物；復(fù)合相變儲(chǔ)能材料是無機(jī)相變材料與有機(jī)相變材料的結(jié)合，它既能有效克服單一的無機(jī)或有機(jī)相變材料存在的缺點(diǎn)（無機(jī)類PCM存在過冷和相分離的缺點(diǎn)，有機(jī)類PCM存在熔點(diǎn)低、易揮發(fā)、易氧化、導(dǎo)熱性能差、易燃燒等缺點(diǎn)），又可以改善相變材料的應(yīng)用效果、拓展其應(yīng)用范圍11.2相變儲(chǔ)能材料的應(yīng)用相變儲(chǔ)能技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代，但其迅速發(fā)展

6、始于20世紀(jì)60年代。隨著載人空間技術(shù)的迅速發(fā)展，美國宇航局（NASA）大力發(fā)展了PCM熱控技術(shù)。而相變儲(chǔ)能材料作為一種高效率的熱能儲(chǔ)存介質(zhì)，很快得到了各界的重視并迅速發(fā)展起來。H前，在航空航天、太陽能利用、采暖和空調(diào)、供電系統(tǒng)優(yōu)化、醫(yī)學(xué)工程、儲(chǔ)熱建筑等眾多領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的前景

7、41。1.3相變儲(chǔ)能材料的制備方法相變材料的制備方法15~主要有納米膠囊法、溶膠凝膠法、插層復(fù)合法、毛細(xì)吸附法、噴霧干燥法和納米微粒改性法等。1.3.1納米膠囊法納米膠囊是一種具有囊心的微小“容器”，納米膠囊的直徑通常在lPm以下。由于納米膠囊具有粒徑小和比表面

8、積大的特點(diǎn)，可與高聚物材料制備成復(fù)合材料，其緩釋性和靶向性等都優(yōu)于微膠囊，近年來納米膠囊的應(yīng)用越來越廣泛。納米膠囊相變材料除了具備一般納米膠囊的優(yōu)點(diǎn)外，還具有智能調(diào)節(jié)溫度的功能，可用于凋溫纖維。但是，粒徑越小，膠囊的過冷現(xiàn)象越明顯，并且膠囊的耐熱性隨著粒徑的減小而降低，這些都將制約著納米膠囊相變材料的應(yīng)用。1.3.2溶膠凝膠法溶膠一凝膠法是一種能夠在低溫下制備功能材料的工藝方法，其工藝過程為:將前驅(qū)體溶于水或醇屮制得溶膠，然后前驅(qū)體在其屮發(fā)生水解縮聚，逐漸形成無機(jī)網(wǎng)絡(luò)肉凝膠轉(zhuǎn)變。通過此方法可以制得優(yōu)A的有機(jī)一無機(jī)納米復(fù)合材料。與傳統(tǒng)共混方法相比，溶膠一

9、凝膠法制備的相變復(fù)合材料具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢：（1）無機(jī)一有機(jī)分子之間分散非常均勻，這就使得材料具有優(yōu)良的物理性能與化學(xué)性能；（2）通過控制產(chǎn)物的組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)分子進(jìn)行設(shè)計(jì)和裁剪；（3）制備過程溫度較低，容易操作。1.3.3插層復(fù)合法插層S合法一般是將層狀無機(jī)物（一般為層狀硅酸鹽）作為裁體，然后將有機(jī)相變材料作為客體插入到載體的層間，從而制得納米復(fù)合相變材料。過程包括：（1）有機(jī)單體插層原位聚合；（2）在溶液中聚合物直接插層復(fù)合；（3）聚合物熔融直接插層復(fù)合。插層復(fù)合法所用的無機(jī)物屬于層狀或多孔性的材料。1.3.4毛細(xì)吸附法毛細(xì)吸附法的基本原理是采用真空手

10、段除去材料孔道或?qū)娱g的流體使它吸附大量的相變物質(zhì)來制備復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。這種方法比較簡單，成本