復(fù)合相變材料研究進(jìn)展

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1、1936功能材料2007年第12期(38)卷＊復(fù)合相變材料研究進(jìn)展張東,康韡,李凱莉(同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,上海200092)摘要:復(fù)合相變材料主要指性質(zhì)相似的二元或多(或)改變其溫度來變化。這種方式的儲能密度雖然較元化合物的一般混合體系或低共熔體系,形狀穩(wěn)定的大,但是技術(shù)復(fù)雜并且操作性不強(qiáng),目前僅在太陽能領(lǐng)固液相變材料,無機(jī)有機(jī)復(fù)合相變材料等。因其獨(dú)特域受到重視,離實(shí)際應(yīng)用尚較遠(yuǎn)。而潛熱儲能是利用的功能成為近來新材料研究的熱點(diǎn)。介紹了較為常見材料在相變時(shí)吸熱或放熱來儲能或釋能的,這種材料的幾種復(fù)合相變材料的制備方法,溶膠凝膠法、加熱共不僅能

2、量密度較高,而且所用裝置簡單、體積小、設(shè)計(jì)熔法、多孔介質(zhì)法,微膠囊法,高分子聚合法等,并對它靈活、使用方便且易于管理。另外,它還有一個(gè)很大的們的特點(diǎn)進(jìn)行了分析,最后介紹了復(fù)合相變材料的前優(yōu)點(diǎn),就是這類材料在相變儲能過程中,材料近似恒景。溫,可以以此來控制體系的溫度。在這3大類儲能材關(guān)鍵詞:復(fù)合相變材料;制備;前景料中,潛熱儲能最具有實(shí)際發(fā)展前途,也是目前應(yīng)用最[3]中圖分類號:TB34文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A多和最重要的儲能方式。文章編號:1001-9731(2007)12-1936-05相變材料按照相變方式一般可分為4類:固-固相變材料、固-液相變材料、固

3、-氣相變材料和液-氣相變材1引言料。相變材料按相變溫度的范圍可分為高溫中溫和低人類進(jìn)入工業(yè)社會以來,傳統(tǒng)能源正在以驚人的溫相變材料。相變材料有無機(jī)相變材料,有機(jī)相變材速度消耗,人類正面臨前所未有的能源危機(jī)。日益惡料以及復(fù)合相變材料。化的環(huán)境使人類意識到節(jié)約能源、尋找新能源、保護(hù)環(huán)復(fù)合相變儲能材料主要指性質(zhì)相似的二元或多元境的重要性。因此,人們要研究和利用可再生能源。化合物的一般混合體系或低共熔體系,形狀穩(wěn)定的固可再生能源中太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等都是傳統(tǒng)能源液相變材料,無機(jī)有機(jī)復(fù)合相變材料等。復(fù)合相變材得替代品,但是這些能源存在間歇性、波動性等缺點(diǎn)

4、,料一般有兩種形式:一種是兩種相變材料混合;另一種為了解決這些問題可利用相變材料得特性實(shí)現(xiàn)能量得是定型相變材料。兩種相變材料混合雖制造簡單,但[1,2]時(shí)間空間轉(zhuǎn)換。具有一般相變材料的缺點(diǎn),需要封裝,容易發(fā)生泄漏,材料儲能的本質(zhì)意義在于,它可將一定形式的能使用不安全等。定性相變材料是由相變材料和高分子量在特定的條件下儲存起來,并能在特定的條件下加組成的混合儲能材料,相變材料一般為石蠟有機(jī)酸等,以釋放和利用。因此可以實(shí)現(xiàn)能量供應(yīng)與人們需求一高分子材料一般為HDPE(高密度聚乙烯,具有較高的致性的目的,并達(dá)到節(jié)能的作用。熔點(diǎn),作為支撐物),后者作為支撐

5、和密封材料將相變按儲能方式劃分,儲能材料一般可分為:顯熱式、材料包容在其組成的一個(gè)個(gè)微空間中,因此在相變材潛熱式和化學(xué)式3大類,其中潛熱式和化學(xué)儲能已不料發(fā)生相變時(shí),定性相變材料能保持一定的形狀,且不是純粹的熱能儲存,因?yàn)樗寻瘜W(xué)反應(yīng)。在顯會有相變材料發(fā)生泄漏。與普通相變材料相比,它不熱的熱能貯存材料中,其熱是簡單地由增加固體或液需封裝器具,減少了封裝成本和封裝難度,避免了材料體材料的溫度來貯存。如果材料的比熱是一個(gè)常數(shù),泄漏的危險(xiǎn),增加了材料使用的安全性,減少了容器的[4]在該材料中的貯存數(shù)值與物質(zhì)的溫升成正比例。顯熱傳熱熱阻,有利于相變材

6、料與傳熱流體間的換熱。儲能材料在操作性方面是比較簡單方便的,但是在儲2復(fù)合相變材料的制備方法及特性能的同時(shí),材料自身的溫度也在不斷變化,其釋能的誘導(dǎo)條件來自周圍環(huán)境。因此,無法達(dá)到控制環(huán)境溫度復(fù)合相變材料的制作一般有以下幾種,溶膠凝膠的目的,并且該類材料儲能密度較低,裝置體積龐大,法、加熱共熔法、多孔介質(zhì)法、微膠囊法、高分子聚合因此它的應(yīng)用價(jià)值不是很高?；瘜W(xué)儲能是利用可逆化法。在這幾種方法中,加熱共熔法、多孔介質(zhì)法應(yīng)用廣學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱來進(jìn)行儲能的,其本質(zhì)是熱能在恒溫泛,高分子法正在興起。的可逆吸熱反應(yīng)中轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。因此為了使該過程2.1溶膠凝膠法

7、是可逆的,其平衡常數(shù)由改變反應(yīng)物的濃度或壓力和溶膠凝膠技術(shù)是指金屬有機(jī)或無機(jī)化合物經(jīng)過溶＊基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50472090)收到初稿日期:2007-05-24收到修改稿日期:2007-09-13通訊作者:張東作者簡介:張東(1968-),男,吉林長春人,教授,博士生導(dǎo)師,主要研究相變材料。張東等:復(fù)合相變材料研究進(jìn)展1937膠凝膠化和熱處理形成氧化物或其它固體化合物的方法。其過程是:用液體化學(xué)試劑或溶膠為原料,在液相中混合均勻并進(jìn)行反應(yīng),生成穩(wěn)定且無沉淀的溶膠體系,放置一段時(shí)間后轉(zhuǎn)變?yōu)槟z,經(jīng)脫水處理,在溶膠[5]或凝膠狀態(tài)下成

8、型為制品(圖1)。特點(diǎn)反應(yīng)條件溫和,兩相分散均勻,改變反應(yīng)組分可制備多種具有不同性能的聚合物基納米復(fù)合材料。它與傳統(tǒng)共混方