相變材料
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相變材料范文第1篇
中圖分類號：TQ02 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（c）-0095-02
隨著科技飛速的進步，人類對能源的需求日益增加，對能源的利用率提出了越來越高的要求。儲能技術“削峰填谷”的作用對提升能源的利用效率具有重要意義。近年來相變儲能材料在能源的充分利用研究領域中處于十分活躍的地位。相變材料（Phase Change Material， PCM）是指在一定的溫度范圍內可改變物理狀態的材料，以環境與體系的溫度差為推動力，實現儲、放熱功能。
隨著微納加工技術的發展，航空航天領域中的電子元器件向高功率化、小型化等方向發展。隨著飛行器速度不斷提升，電子元器件的溫控問題已經成為影響器件可靠工作的關鍵。資料分析顯示：電子元器件的溫度每升高2 ℃可靠性下降10%，因此航空航天領域中電子元器件可靠地溫度控制是飛行器正常運行的重要保障。目前被廣泛應用于解決電子元器件散熱問題的導熱界面材料不能滿足航天領域電子元器件的溫控需求，對于此類處于較高溫度的密閉環境體系中高密度電子元器件的熱保護必須采用一種新型的熱控技術，即相變儲熱式溫控技術。相變材料被提出裝配于電子元器件和散熱片之間，通過相變過程的相變潛熱吸收電子元器件工作產生的熱量，達到控制電子元器件溫升，保證電子元器件可靠性的目的。同時，相變材料具有常溫下呈固態，可以制成墊片便于裝配，達到一定溫度后融化潤濕配合界面，降低界面熱阻，是替代界面導熱材料的新型熱控材料。
針對目前復合相變儲能材料存在的問題，研制二元有機/無機納米復合相變儲能材料，以無機層狀化合物為載體基質、二元有機儲能材料為工作成分，利用插層離子交換技術將儲能納米粒子填充到無機片層納米結構中，提高單位質量導熱性能，通過溶膠-凝膠法制備出新型二元有機/無機納米復合相變儲能材料。在二元有機相變儲能材料研究中，從增加材料的導熱系數和儲能密度展開研究，通過相變儲能材料共混機理、復合相變儲能材料優化設計，為固-液相變儲能材料的優化設計提供技術支持。最終研制出的二元有機/無機納米復合相變儲能材料兼具高儲能密度與高導熱性能，將其應用于建筑節能領域（如墻體保溫材料、砂漿等）、恒溫保溫紡織領域（如冷庫出入、井下作業人員等），可以有效提高能源的利用率。
1 復合相變儲能材料優化設計
在復合相變儲能材料的設計階段，體系的選取及合適的組分的確定都可以直接根據相圖加以確定。
由于一些純化合物具有較高的相變焓，是很好的相變儲能材料，但其中大部分純化合物的熔點高于實際應用要求的相變溫度，并不能直接應用。如果能把這些物質進行混合，通過調節物質的比例來調節混合物相變溫度，使其相變溫度范圍落在具體應用領域的舒適度范圍內，并且具有較高的相變焓，就獲得了高品質的相變儲能材料，所以只有將它們進行復合，才能制備出符合要求的相變儲能材料，即通過互相混合以降低相變材料的相變溫度。
將兩種純化合物混合成理想溶液模型，兩組分體系混合能達到最低的熔點，稱為低共熔點。將純化合物混合而成的溶液冷卻，則獲得的低共熔點溫度為混合后相變材料的計算相變溫度。
通過施羅德（Schroder）公式計算可得到兩種單體不同混合比例對應的不變溫度。低共熔溫度時呈三相平衡：
（1）
在定溫定壓時，為使溶質A溶于溶劑B所形成的溶液和純溶質A處于平衡，A在兩相中的化學位必須相等。即：
（2）
公式中：為純固體溶質A的化學位（摩爾吉布斯能）。在平衡時用飽和溶液中溶質A的摩爾分數為溶解度。
因為是理想溶液模型，所以 ，因此，
（3）
對上式兩邊取全微分，
在一定壓力時，
由此得出，
（4）
式中，為混合物主要成分A的摩爾分數；為純化合物A的熔化潛熱， J?mol-1；為純化合物A的熔化溫度，KT含有化合物A的混合物的熔化溫度，R為氣體常數，8.315 J?kmol-1。
材料的熔點受到材料純度的影響，純度過低可能造成材料的熔點與其理論差值相差3 ℃，因此選用的原材料首先要用DSC方法測量其相變溫度和相變焓，然后就可以利用測得的值（，）和公式（4）來計算二元混合物的低共熔點（，T）。
通過有機相變材料混合制成的二元復合相變材料，屬于新的混合有機相變材料，其相變特性與原材料相比會發生很大改變，相變溫度區間一般相對較大。借鑒無機相變材料減小過冷度的方法，在二元復合相變材料中添加形核劑，加速相態轉化，可以減小材料相變溫度區間。
2 復合相變儲能材料制備研究
利用溶膠-凝膠法制備復合相變儲能材料，金屬醇鹽中加入納米粒子經水解和縮聚反應形成溶膠，通過攪拌使其混合均勻。在凝膠形成過程中，相變儲能材料與溶劑一起被裹入一定結構和尺寸的孔或“籠”維網絡結構，而相變儲能材料則被均勻地分散、嵌入在二氧化硅的三維網絡中，使其很難再溢出；從而將有機相變材料和無機物的結構、物理和化學特性充分的結合起來。
此外，凝膠孔大量地以閉合孔的形式存在，在化學惰性的密閉孔中密封了大量的相變儲能材料，形成了所謂“籠效應”，使得相變儲能材料被包覆在“籠”中，在宏觀上始終呈現固體狀態。
溶膠-凝膠法的主要原理是將酯類化合物或者金屬醇鹽溶于有機溶劑中，形成均勻的溶液，然后加入其他組分，在一定溫度下反應形成凝膠，最后經干燥處理制成產品。基本反應為水解反應和聚合反應。
（1）水解反應：對金屬醇鹽M（OZ）n而言（其中n為M的原子價），金屬醇鹽的水解反應式如下：
（2）縮聚反應：金屬醇鹽的縮聚反應與水解反應同時發生，分為失水縮聚和失縮聚：
（3）總反應：
式中，M為金屬；Z為有機基團，制備的溶膠中含有大量的水和醇，經干燥、焙烘除去溶劑可得到具有網絡結構的凝膠。
2.1 溶膠制備研究
溶劑：制取含金屬醇鹽和水的均相溶液是溶膠凝膠制備的關鍵，以保證醇鹽的水解反應在分子的水平上進行。
金屬醇鹽：過渡金屬醇鹽一般都具有配位數增高的趨向。帶有部分正電荷的金屬原子，通過其空間軌道接受親核配體提供的電子，使配位數增高，這通常要借助于溶劑化齊聚作用。
水的加入量：水的加入量習慣上以水與醇鹽的物質的量比計量，用表示。由于水本身是一種反應物，水的加入量對溶膠的制備及其以后的工藝過程都有重要影響。研究表明水的加入量對溶膠的粘度，溶膠向凝膠的轉變以及膠凝化作用的時間均有影響。要獲得清澈透明的凝膠必須在的條件下。
水解溫度：提高水解溫度對醇鹽水解速率是有利的，特別是對水解活性低的醇鹽（如硅醇鹽）。為了縮短水解時間，常常需要在加溫條件下操作，此時制備溶膠的時間和膠凝時間會明顯縮短。
催化劑：催化劑可以是酸、堿或者它們的混合物，在催化劑的作用下，水金和屬醇鹽發生水解反應，水解反應以及膠凝時間受到催化劑的種類的顯著影響。
2.2 催化劑在溶膠-凝膠中的作用機理研究
溶膠-凝膠反應過程以及生成凝膠的結構及粒度受到催化劑的顯著影響。在溶膠-凝膠法制各復合材料過程中，膠體特性受催化劑種類的影響極大，從而最終對復合材料的結構與性能起到只關注重要的影響作用。
加入溶液中的酸或堿起到調節溶液的酸堿度作用的同時具有催化作用。本文擬用氨水來調節溶膠的pH值。在氨水催化條件下，氫氧根離子的作用使硅原子帶負電性并導致其電子云向另一側的-OZ基團偏移，使該基團Si-OZ鍵減弱并最終斷裂。水解機理如下：
水解過程由于位阻效應的影響，通過不斷聚合作用、水解作用形成一線性硅氧鏈，隨著硅氧鏈的伸展、交聯，最后形成了線聯的三維無規網絡結構。
3 復合相變儲能材料的應用
我國大量的鋼鐵、機械制造等企業每年對于煤、電、天然氣等需求非常嚴重，尤其是電力負荷的需求，日趨嚴重。采用復合相變儲能材料，可以用于工業余熱回收、電力的峰調等，有效解決我國日益嚴重的能源缺乏問題。
以普通的熱水儲熱器與相變儲能器為例，同樣的5 L供熱水量，同樣的輸出功率：200 kW，同樣的輸入功率：196 kW。每天消耗的電費差別相當大，相變儲能器為379元/天，熱水儲熱器為1288元/天，變儲能器可節省電費：1288-379=909元，單以次計算，每年可節約電費33萬余元，節電效果非常明顯。
節能環保、可持續發展是我國目前工業建設的發展趨勢。相變儲能材料能夠有效地節約能源，緩解能源問題，提升能源利用效率，提高熱轉換效率。盡管人們對相變儲能技術的研究雖然只有幾十年的歷史，但它的市場前景十分廣泛己日益受到人們重視。
參考文獻
[1] 崔巍.相變蓄能材料在建筑節能中的應用[J].節能環保技術，2007（5）：21-23.
[2] 王海超，焦文玲.相變蓄熱材料及其在低能耗建筑中的應用[J].建筑熱能通風空調，2008，27（3）：18-21.
[3] Mohammed M Farid，Amar M Khudhair，et al.A review on phase change energy storage materials and applications.Energy Conversion and Management，2004，45：1603-1608.
[4] Gong Z X， Mujumdaar A S.Ap ed Thermal Engineering.1996，16（10）：807.
相變材料范文第2篇
關鍵詞定形相變材料貯能石蠟
1引言
利用相變材料的相轉變潛熱或蓄冷，溫度變化小、蓄能密度大，在太陽能利用、工業余熱和廢熱回收及建筑采暖和空調節能等領域有著廣闊應用前景[1]。傳統的固液相變貯能材料在實際應用中，都需用容器封裝，增加了傳熱時相變材料與外部傳熱介質間的熱阻，降低了傳熱效率，且增加了封裝成本。定形相變材料是由相變材料和高分子支撐和封裝材料組成的復合貯能材料，由于高分子囊材的微封裝和支撐作用，作為芯材的相變材料發生固液相變時不會流出，且整個復合材料即使在芯材熔化后也能保持原來的形狀不變并且有一定的強度。該類材料有以下優點：無需封裝，不泄漏，從而減小了封裝成本和難度，并減小了相變材料和傳熱流體間熱阻。該類材料在建筑暖通空調領域及建筑材料領域有著較為廣闊的應用前景。
Inaba教授[2]較早研究了高密度聚乙烯和熔點54℃的石蠟體系混成的定形相變材料的熱物理性質，石蠟摻混比例為74wt%。葉宏等人[3]也對石蠟和高密度聚乙組成的定形相變材料進行了研究，他們用幾種高密度聚乙烯和熔點在58℃左右的精煉和半精煉石蠟作為原料，石蠟在定形相變材料中所占比例為75wt%。法國的XavierPy等人[4]制備了石蠟-膨脹石墨定形相變材料，并研究了體系的熱物理性能，石蠟摻混比例為65wt%～95wt%。華南理工大學的肖敏等人[5]研究了石蠟和熱塑彈性體SBS組成的復合相變材料在加入石墨后熱傳導性能的提高，他們加入的石蠟含量在20wt%～80wt%范圍內。定形相變材料研制中多以高密度聚乙烯、SBS或石墨為支撐材料，石蠟為相變材料，對定形相變材料的均勻性分析不夠，對支撐材料類型及石蠟摻混比對定形相變材料材料性能的影響討論不夠充分。
本工作應用不同熔點的石蠟和一些高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯及橡膠作原料，研制出一些定形相變材料。對材料的均勻性進行了分析，并對相變材料的的摻混比進行了討論。用DSC差示掃描量熱儀和電子掃描顯微鏡等儀器對材料進行一些結構和熱性能方面的分析研究，其中應用低壓聚乙烯和石蠟共混，石蠟所占比例最高達到90wt%。
2實驗
2．1實驗試劑
切片石蠟，熔點48～50℃；半精煉石蠟，熔點56～58℃，58～60℃，60～62℃；精煉石蠟，58～60℃；低壓聚乙烯，J-0；高壓聚乙烯1L2A；高壓聚乙烯，1F7B。
2．2實驗儀器
平板硫化儀、DSC2910差示掃描量熱儀、橡膠塑料實驗機、SF-11型塑料粉碎機、電子掃描顯微鏡。
2．3實驗內容
首先用不同熔點的石蠟和低壓聚乙烯共混形成定形相變材料，然后采用不同種類的高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯以及SEBS作為支撐材料制備出不同的定形相變材料，對它們的性能進行了研究分析。對定形相變材料進行DSC測試，升溫速率5℃/min。對一些材料的微觀結構用掃描電子顯微鏡進行了研究分析。
3結果分析
3．1DSC分析結果
3.1.1不同支撐材料與48#切片石蠟的實驗
用切片石蠟和不同類型低壓聚乙烯和聚丙烯進行了實驗，石蠟所占的質量百分比相同，可以從圖1看出有些HDPE組成的材料潛熱值偏低，一方面由于材料本身造成的，材料各處潛熱測量值有差異，另一方面則是由于材料和工藝的適應性不好。研制定形相變材料時，針對不同的材料，要相應的調整制備工藝。
圖1不同支撐材料與48#石蠟組成材料的潛熱測量值
1-HDPE5000S；2-HDPE5200B；3-HDPE2200J；4-HDPEJ0；5-PPS1003
3．1．2不同熔點石蠟實驗
我們對J0型HDPE與不同熔點石蠟混制備定形相變材料進行了實驗，可以看出相同比例的精煉、半精煉石蠟組成的定形相變材料潛熱值判別不大，而這個差別是由于原材料的潛熱不同造成的（表1）。可以以不同熔點的石蠟為原料制出一系列不同熔點范圍的定形相變材料，應用到不同領域中去。
不同熔點石蠟組成材料的潛熱值表1
石蠟類型半精煉56#半精煉58#精煉58#半精煉60#
相變潛熱值（kJ/kg）103.197.37101.5111.2
3.1.3材料均勻性
我們分別在兩個定形相變材料試樣（組成材料一樣，石蠟所占百分比不同）的4個不同部位分別取樣進行DSC分析，得結果見圖2，從圖中我們可以看出同一試樣不同部位相變潛熱值差別不大，差別在10%以內，說明定形相變材料中石蠟分布較均勻。
3．1．4潛熱測定及石蠟摻混比臨界值討論
圖2試樣不同部位潛熱值測試結果
圖360#石蠟DSC測試曲線
圖4定形相變材料（石蠟占70wt%）DSC測試曲線
圖5定形相變材料（石蠟占90%）DSC曲線
圖6不同比例石蠟的定形相變材料的潛熱測試值
從60#石蠟DSC測試曲線（圖3）可以看出，60#石蠟有兩個相變峰，每個相變峰出現在40℃附近，較小，第二個相變峰出現在60℃，較大。從定形相變材料的DSC曲線（圖4，5）中同樣可以看到這兩個相變峰，聚乙烯熔融的峰出現在120℃附近。可以看到兩者的溫度差約為60℃，能夠保證在定形相變材料中石蠟發生相轉變由固態變成液態時，聚乙烯能支撐結構使得材料形態不變。由DSC測得的相變熱和用石蠟所占百分比概算得的結果差別不大。圖6為含不同比例的石蠟的定形相變材料的潛熱，石蠟含量在70%～90%之間，材料的相變熱在130～175kJ/kg，可以看出潛熱值隨石蠟所占比例增加近似線性增加。為了實現支撐材料的對整體結構的支撐作用，支撐材料在定形相變材料中所占比例應有一個下限，即石蠟所占比例有一個上限，在制備定形相變材料時，石蠟比例達到90%時，定形相變材料有一些滲出現象，所以石蠟在定形相變材料所占質量百分比的不宜大于90%。
3．1．5其他
用HDPE和60#石蠟混和，石蠟摻混比達到80wt%時，定形相變材料性能較好，材料潛熱測量值達到144.4kJ/kg。
3．2掃描電子顯微鏡分析結果
利用掃描電子顯微鏡對用低壓聚乙烯和60#半精炬石蠟（熔點60～62℃）制成的定形相變材料進行了結構分析。對定形相變材料的脆斷面進行了拍照觀察，然后用有機溶劑溶去石蠟對HDPE構架進行了觀察。
圖7定形相變材料掃描電鏡結果（1500倍）
圖8定形相變材料掃描電鏡結果（3000倍）
對定形相變材料斷面用有機溶劑浸泡后溶去石蠟后的表面分析，得到圖7和圖8的掃描電鏡照片。淺色部分為聚乙烯的形成的骨架，深色的部分為石蠟被浸泡溶去后形成的凹陷。可以看到，定形相變材料分布較均勻，聚乙烯形成了空間的網狀結
構。在石蠟熔融時，聚乙烯能夠起到的支撐和封裝作用，使材料的整體武裝不發生變化。
4結論
可用不同類型的高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯等一系列高分子材料作為支撐和微封裝材料，不同熔點、不同類型的石蠟作為相變材料，制備系列定形相變材料，其中石蠟質量百分比可達80%，潛熱較高，均勻性較好。有望作為相變地板應用到房屋建筑當中，并且可能和其他材料混合作業一種新型的建筑材料。下一步需要繼續改進材料制備的工藝，改善材料的力學及其他性能。
參考文獻
1張寅平，胡漢平，孔祥冬等，相變貯能-理論和應用，合肥：中國科學技術大學出版社，1996
2HInaba,PT.HeatandMassTransfer,1997,32(4):307--312
3YeHong,GeXinshi.SolarEnergyMaterials&SolarCells,2000,64(1):37～44
相變材料范文第3篇
在實際的應用中，相變儲能材料一般為固-液組成，當外界的溫度在高于材料自身的熔化溫度的時候，其從固相變化成液相，并且在這個過程中，吸收大量的熱量并儲存起來；而當外界的溫度在其凝固溫度以下的時候，相變材料將由液相轉化成固相，同時在釋放大量的熱量；在這個物理變化的過程中，儲存或者是釋放能量的過程我們稱之為相變潛熱，并且在這個過程中材料自身的溫度是不變化的。與常用的材料相比，相變材料具有以下的優勢：
（1）材料自身的儲能的密度大，儲存的熱量多，在環境的溫度比相變的溫度高的時候，將多余的熱量給儲存起來，在環境溫度比相變溫度低的時候，將熱量釋放，從而有效地防止了熱量的流失，以此更好地提高能源利用的效率。
（2）潛熱大，少量材料即可儲存大量的熱量，以此滿足建筑的節能需求，同時減輕建筑自身的負重。
（3）蓄熱的系數大，同時其可以更加有效地轉移峰值的負荷。如在室內使用相變材料之后，經過計算其時間可以延遲大概5個小時，當外界的溫度處在中午的2點的溫度的時候，通過延遲，室內的溫度還可保持上午的9點的溫度。
（4）可自動調節，從而保持溫度的恒定。在斷電恒溫測試實驗中，上午11點的溫度和晚上10點的溫度始終大致維持在同一個溫度水平，這樣可以在冬天的時候提高室內溫度，同時在夏天的時候降低室內的溫度，從而減少對空調電量的消耗。
二、低碳經濟下的必然選擇
相變儲能材料作為低碳經濟模式下的必然選擇，主要的原因有以下幾點：
（一）全球環境變化呼喚環保能源
隨著近段時間的北京霧霾、菲律賓臺風等一系列事件的發生，進一步的說明全球環境污染和氣候變化已經到了非常嚴重的地步。尤其是現階段的汽車尾氣、煤炭能源以及天然氣等釋放的大量的二氧化碳，已經使得地球吸收大量地球反射回來的長波，讓地球對太陽輻射變得具有高度的透光性，從而使得地球的熱量越來越多，最終導致地球溫度的上升。
（二）建筑高能耗呼喚節能材料
以裝飾行業為例，裝飾作為我國發展的朝陽產業，正在蓬勃發展。據國家統計局的相關數據顯示，每年我國的新舊房的裝修超過1千萬套，其市場突破6500億元的行業總產值。然而在我國的裝飾工程中，存在這很多的弊端以及相關的安全隱患。如人們為了凸顯其裝修的效果，而忽視對工程中起著關鍵作用的一些隱蔽部位，空有虛假的華麗外表。在設計中，防腐、保溫等的構造以及不同部位材料的選用，往往因為設計人員的無知埋下很多隱患。同時，裝飾工程中缺乏有效的節能法規，傳統裝修帶來的是高污染和高能耗，由此帶來的直接經濟損失達到400多億元人民幣。因此，保障人類的可持續發展，保護我們的地球，必須呼喚環保能源。同時各行業也必須轉變現有的經濟發展的模式，改變以往的高能耗、高排放而轉向可持續、可循環的經濟方式。在此情勢下，英國在2003年出臺了《我們能源的未來：創建低碳經濟》能源白皮書，同時指出未來的市場將主要以節能環保、可持續發展的材料作為主流。而我國制定的“十一五”能源發展規劃中提出，全面推進能源節約，并將節能任務具體落實到各省、自治區和直轄市以及重點企業，實行單位國內生產總值能耗指標公報制度，實施節能目標責任制和問責制，構建節能型產業體系，促進經濟發展方式的根本轉變，從而為相變儲能材料行業發展奠定了基礎。
三、相變儲能材料行業發展的現狀與瓶頸分析
（一）行業發展的現狀
1.通過過統計調查發現，現階段從事相變儲能材料的公司在525家左右。現階段的市場上銷售的儲能材料大致分為三類：固態相互轉化氣態、液態；氣態、固態相互轉化液態及固態相互轉化固態。而在實際的過程中，主要是以固態相互轉化液態及固態相互轉化固態為主。
（1）固-液相變PCM
a無機儲能材料
無機水合鹽由于具有較大的熔解熱和較高的熔點，是中低溫相變的重要一類材料，主要有結晶水合鹽類熔融鹽類金屬或合金等。
b有機儲能材料
有機類相變材料常用的有高級脂肪烴類、脂肪酸或其酯或鹽類、醇類、芳香烴類等。
（2）固-固相變PCM
目前已經開發出的具有技術和經濟潛力的固-固相變材料主要有多元醇高分子類和層狀鈦鈣礦以及多孔基體復合PCM。
2.市場規模分析
從2008年到2012年我國的相變材料的市場需求的容量在逐年的增加，每年的增長速度都基本保持在15%左右。而截止到2012年的11月初，其市場的規模量已經達到1200萬噸。從2007年到2012年我國的相變材料市場的調查可以知道，其市場的需求量按照每年20%的速度在不斷地增長。
（二）相變儲能材料行業發展瓶頸分析
隨著近幾年國家對低碳經濟的重視，如在“十二五”規劃中出臺了一系列的政策和措施，“到2020年，中國單位GDP二氧化碳排放要在2005年的基礎上降低40%至45%”，以此，全民的低碳意識有了很大的提高。同時，隨著低碳意識的加強，很多的人開始推廣和使用相變儲能材料，行業也因此取得飛速的發展。但是，隨著行業的發展，相變儲能材料也遇到了很多的發展的瓶頸：
（1）儲能相變材料方面的法規較少、缺乏統一有效的可操作標準。由于缺乏統一的規范，導致在行業發展的過程中行業發展混亂，標準不一。在實際的操作過程中，很多的企業完全沒有統一的技術規范要求，導致生產出來的相變儲能材料達不到標準，從而在運用中失去保溫或恒溫的意義。同時，不規范的技術還導致相變儲能材料存在相關的安全隱患，從而給未來的裝修或建筑工程埋下隱患。
（2）缺乏有效的經濟鼓勵措施。相變儲能材料作為我國剛新興發展起來的環保節材料，從規模和市場使用率等各個方面來講還比較小，因此國家還未能制定相關的政策和經濟鼓勵措施。
（3）在相變材料的生產企業，其一線工人很難招，主要是因為其為化工企業。
（4）現有的設備供應商，在售后服務方面遠遠跟不上。
（5）在相變材料行業中，存在著嚴重的貨款拖欠。
（6）相變材料的生產能力總量過剩。
（7）未形成規模效益。
（8）價格比平常的材料價格要高。
（9）未有統一的行業協會。
四、解決行業發展瓶頸的對策
（一）行業內開展的工作
（1）在行業內建立統一的行業協會，從而對行業內的相關措施進行規范和統一。
（2）在行業的內部開展相關的信用評價建設工作，從而解決存在企業中間存在的惡意拖欠等行為的產生，以此帶動行業健康、快速地發展。
（3）引導企業進行規模化生產，同時加快行業內部的并購和充足，從而在行業的內部形成規模效應，以此降低相變材料的價格，從而更好地做好市場的推廣。
（4）針對個別落后的問題，鼓勵和引導企業進行設備的更新，同時鼓勵企業加強對科研的投入，從而更好地提高企業相變儲能技術的水平，同時加強從國外的技術引進，以此改變傳統的方式。
（5）針對在相變材料企業中存在的用工難等問題，引導企業加強對自身生產的重視，更好地改善工人工作的相關環境，提高工人工資，以此吸引更多人來企業工作。
（6）針對售后服務跟不上的問題，首先是要加強對售后服務的意識的培訓，其次是實實在在的技術和性能的提高，以此吸引客戶。
（二）產業的相關政策
1.提高相變材料的市場準入的門檻
提高行業的門檻的目的，是因為在我國的很多相變材料生產中，由于準入門檻低，導致在行業中存在這大量的偽劣產品，這些企業因為技術等各方面原因的不夠，生產出的產品到不到保溫或恒溫的標準，導致行業口碑差，質量問題多的情況發生，從而給行業帶來嚴重的損傷。因此，亟需國家制定相應的政策或措施，來提高行業的準入。
2.制定產業經濟鼓勵措施
行業的發展，離不開國家的支持。而相變材料作為新興的環保節能材料，其具有很好的優勢和效果。因此，國家亟需出臺相關的稅收或經濟補貼等措施，加強對行業的補助的力度，從而更好地保障相變材料的發展。
3.嚴格生產的許可
在行業發展的初期，很多的企業開始紛紛導向相變材料的生產，同時也有很多的個人后企業在無國家允許的情況下開始投入生產，導致生產的材料質量和標準不一，層次不齊，從而給行業帶來影響。因此，國家在提高準入的同時，制定相關的生產許可細則，同時嚴格生產許可的發放和查處，堅決杜絕行業中的無證經營的現象。
4.修訂相關法律，制定統一標準
由于相變材料作為新興的行業，導致沒有統一的標準進行生產，因此，亟需國家出臺相關的法律法規，同時制定產品的統一標準，以此規范行業的標準混亂的現象，更好地使得行業進入良性循環發展的軌道。
5.開展行業誠信評價
在行業內部實施的開展相關的企業誠信建設，同時力爭在“十二五”中旬，建立完善的信用體系，從而在行業內發揮評價作用。
6.國家中國扶持一批大型企業
要使得行業發展，就必須在行業內部扶持一批有實力的大型相變材料企業，從而作為其他相變企業發展的杠桿和標準，以此更好地規范企業的技術標準和行業標準。
五、結語
相變材料范文第4篇
關鍵詞：相變材料；建筑材料；水泥混凝土路面；經濟實用性；施工工藝
中圖分類號：TU5文獻標識碼： A 文章編號：
1.相變材料的概念
相變材料(Phase Change Materials,簡稱PCM),又稱為潛熱儲能材料,是利用相變過程中吸收或釋放的熱量來進行潛熱儲能的物質,具有在相變過程中將熱量以潛熱的形式儲存于自身或釋放給環境的性能,可以進行熱能貯存和溫度調節控制[1]。
相變材料以其貯熱密度高、設備體積小、熱效率高以及吸放熱為恒溫過程等優點,已應用于太陽能利用、電力的“移峰填谷”、廢熱和余熱的回收利用、工業與民用建筑供暖和空調的節能以及航空航天、紡織工業等領域[3]。其中就建筑材料而言,相變材料已用于水泥混凝土、水泥砂漿、涂料,開發了相變溫控混凝土、相變儲能混凝土、相變蓄能圍護結構、相變儲能墻板、隔熱涂料等,對控制大體積混凝土溫度裂縫,調控建筑物室內溫度,以及節能、降耗、環保等起到了積極作用。但相變材料在公路交通領域的應用，至今尚處于探索研究階段。
2．相變材料分類及組成:
相變儲能材料根據相變形式、相變過程主要分為固一固、固一液、液—氣、固—氣等4種相變儲能材料；按照其成分又大致可分為無機物和有機物（包括高分子）儲能材料。根據相變溫度，材料可分為高溫、常溫、和低溫材料，高溫材料在200 ~ 1000攝氏度范圍，主要是一些無機鹽類，適用于一些特殊的高溫環境。常低溫材料在20 ~ 200攝氏度范圍，主要是一些無機鹽水合物、有機物、高分子。
通常，相變材料是出多組份構成的，包括主儲熱劑、相變點調整劑、防過冷劑、防相分離劑、相變促進劑等組份。
3.相變材料在水泥混凝土中的應用
3.1相變儲能水泥混凝土路面融雪系統的設計及試件制備
3.1.1設計思想
相變儲能路面融雪系統的設計思想與關鍵技術包括：采用熱融化法，選擇安全、理想、工程適用的發熱體熱源；引入相變材料，本文相變材料在水泥混凝土中的應用主要應用于城市中心廣場等。
3.1.2試件制備
相變儲能融雪系統以水泥混凝土為基礎建立并制備。系統組成材料包括：水泥混凝土；熱源；相變材料，相變點低的有機物質(石蠟)，固-液類材料，封裝材料，以Ф30的鋼質管狀為宜；密封材料等。相變材料與熱源結合構成相變儲能發熱體，發熱體與水泥混凝土路面材料內結合構成路面融雪系統。
3.1.3實驗原理
根據本文的研究設想將石蠟固體均勻放置于封裝材料為Ф30的鋼質管中，在鋼質管中的進出口插入電極，通電后，電能轉換為熱能，被鋼質管中的石蠟固體所吸收，隨著時間的推移，石蠟逐漸由固態變成液態，從而實現儲能效果。當遇到低溫降雪天氣時，儲存在相變材料中的熱量逐漸釋放出來，石蠟由液態變成固態，實現放熱過程。從而可以解決道路融雪問題。
3.1.4材料選取：
導熱系數的大小表明金屬導熱能力大小，導熱系數越大，導熱熱阻值相應降低，導熱能力增強。在金屬材料中，銅的導熱系數較高，但是成本高，不好加工。鋁的導熱系數在銅和鋼之間，但是強度不高。本文研究選擇鋼，主要在于其強度較高，生產加工容易，價格較便宜，故選擇鋼材。
表 1部分金屬導熱系數表
3.2相變儲能路面融雪系統的水凝混凝土試驗
3.2.1相變儲能融雪體系水凝混凝土試件性能模擬試驗
⑴為反映發熱體對水泥混凝土抗壓性能的影響，制作3 組水泥混凝土抗壓強度標準尺寸試件（150×150×150mm）: a) 基準試件；b) 放置相變儲能發熱體的試件( 其中的相變材料封裝管長度取 25 cm)；c) 放置熱源（恒功率電伴熱帶）試件。
實驗結果：發熱體對水泥混凝土抗壓性能b>a>c。
⑵為反映發熱體對水泥混凝土抗折性能的影響，制作3組水泥混凝土抗折強度標準尺寸試件（150×150×600mm）: a) 基準試件; b) 放置相變儲能發熱體的試件( 其中的相變材料封裝管長度取 25 cm) ; c) 放置熱源（恒功率電伴熱帶）試件。為減小誤差，每組試件為2塊水泥混凝土抗折強度標準尺寸試件。
實驗結果：發熱體對水泥混凝土抗折性能b>a>c。
相變儲能路面融雪系統將熱融法路面除冰雪技術與相變材料的應用相結合，旨在改善路面材料體系的熱穩定性, 提高融雪功效，減輕溫度荷載對路面結構與材料的損害; 在滿足融雪化冰供熱的前提下，節能效果顯著。
4.經濟實用性及施工工藝
4.1根據國外相關工程的研究成果與經驗，確定相變材料在混凝土路面中的施工工藝
下承層的準備----管線固定裝置的安裝----管線鋪設----管線注水打壓----道路材料的鋪筑----主干線的連接-----開放交通[5]
在實體工程的運行實踐總結得出，普遍存在以下幾個方面的問題：
1．管材選取不合適，導致埋管系統產生過大的伸縮變形。
2．管道接頭處連接處置不合理，導致管道接頭處滲漏，從而引起不可彌補的現象。
3．熱媒介質選擇不合適，導致寒冷季節使用時由于液體粘度過大而導致系統產生工作的負荷。
因次，在此實體工程的設計中采取下述措施避免上述問題的發生：
1．選擇熱膨脹系數較小的材料------鋼管。
2．埋設于路面內部的管線不設接頭。在夏季氣溫較高時，進行接頭的熱熔處理，避免溫度過高熱熔接頭不牢固。
3．采用低冰點的石蠟。
4.2效益分析
該技術初期投資提高120元每平方米，每次融雪費用消耗為每平方米每小時0.32元，融雪效果100%，該系統可以實現自動化控制管理，即可無人值守遠程監控，根據天氣預報和遠程監控自動進行融雪。但綜合考慮融雪劑的使用費用，減少路面凍融損壞維修費用，節約機械除雪和人工除雪對道路造成的損傷的維修費用，減少交通事故等造成的間接經濟損失費用。最重要的是達到路面和現代化管理要求及節能環保的要求，該技術是一項長遠有效的選擇。
參考文獻：
[1] 張寅平, 胡漢平, 孔祥冬, 蘇躍紅. 相變貯能理論和應用. 合肥: 中國科學技術大學出版社, 1996: 9- 22.
[2] 李雨紅等.常低溫相變儲熱材料的研究和應用[J].化學教育，2004，（10）:9-13.
[3] 張建軍等. 太陽能學報，2000, 21( 4) : 399- 402.
相變材料范文第5篇
關鍵詞:建筑節能；相變材料；應用意義
1相變材料分類
相變材料可以按照成份分類，主要為:無機相變材料、有機相變材料、復合相變材料等，其中還包括結晶水合鹽類。相變材料的應用范圍較廣，具有一定的導熱優勢，可以儲存較多熱量，在采購中，可以減少采購成本，提升建筑工程施工經濟效益，但是，相變材料存在過冷度大等缺點。圖1相變材料中的有機材料主要包括:石蠟相變、羧酸等，此類材料的優勢就是性能穩定、不容易被腐蝕、相分離等，但是，建筑施工人員在應用有機相變材料的時候，會受其熔點低、容易氧化等缺點的影響，無法提升建筑施工質量。為了可以減少有機箱變材料的各類問題，建筑施工人員可以采購復合材料，例如:有機材料混合物等，可以拓寬材料的應用范圍。如果在施工中出現相變潛熱下降的現象，將會導致出現變性現象，因此，建筑施工技術人員在實際工作中，必須要應用二元或是多元復合材料，提升建筑節能施工可靠性。目前，我國技術人員開始研制復合相變材料，積極開發新型材料，為建筑節能施工提供幫助。主要包括以下兩種:其一，技術人員開發出脂肪酸與多元醇等相變混合材料，將幾種原材料混合在一起，可以最大程度降低相變材料應用成本，并發揮復合材料的應用作用。其二，相關技術人員開發出不同多原材料混合相變原材料，形成共融的機質，通過對相變溫度的調節，開發出各類具備相變優勢的復合材料，提升建筑施工質量。
2相變材料制備措施
在建筑施工之前，需要制備各類相變材料，將其與建筑原材料混合在一起，制備成為復合型的相變儲能機制，有利于儲存各類能源，提升節能性。具體措施包括以下幾點:第一，科學應用浸泡技術。此類技術的應用，需要技術人員利用浸泡方式，將相變材料浸入多孔的建筑原材料基體中，例如:石膏墻板建筑原材料、水泥混凝土建筑原材料等，此類方式的優點就是制作方式漸變，有利于將傳統的建筑原材料轉變成為相變儲能建筑材料。但是，在實際使用中，還會出現原材料浸泡不均勻的現象，無法發揮技術的節能作用。第二，合理應用能量微球方式。技術人員需要利用微膠囊技術開展相關工作，或是通過納米復合技術對相變材料進行處理，使其成為能量微球，然后將能量微球與建筑原材料基體融合在一起，制作成為復合型的相變建筑儲能原材料，此類方式從制備開始到最后，都需要技術人員對其進行全面的控制，可以制備出復合型的原材料，例如:制備界面聚合原材料，將石膏與相變微膠囊結合在一起，使其成為儲存能源的建筑材料，提升節能效果。同時，技術人員可以利用溶膠與凝膠等技術方式制備建筑相變原材料，或是利用二氧化硅納米復合技術制備建筑原材料，以此提高相變材料的應用可靠性，減少其中存在的能量微球應用問題，正確隔離相變材料與建筑基體，通過化學性能起到保護作用。另外，應用相變材料有利于對建筑原材料進行固態化處理，規避各類破壞性問題，提升建筑材料的應用價值。第三，適當應用直接混合方式。技術人員在應用直接混合方式的時候，可以將相變材料與建筑基體直接融合在一起，例如:將相變材料與硅石放置在一起，在此期間，必須要保證硅石為半流動性的粉狀，同時，技術人員要將其與建筑材料基體融合在一起。再如:在制作建筑石膏板原材料的時候，技術人員可以利用94%的正十八烷與4%的正十六烷融合在一起，使其成為質量符合相關標準的相變材料，同時，技術人員還要利用能量微球制作方式對其進行處理，以便于相變材料與建筑石膏板原材料混合在一起，保證石膏板可以從傳統的原材料轉變成為變相能源儲存類型的材料。另外，技術人員需要將變相材料與灰泥融合在一起，保證可以制備出具有儲存能量優勢的砂漿，提升建筑節能性。目前，我國建筑行業技術人員在實際研究與開發中，已經得到良好的成效，并將相變材料推廣到建筑工程施工中，可以提升建筑材料的節能效果，并制作出各類形狀的建筑構件，滿足現代化工程施工不同需求，加快建筑節能施工的發展速度。
3建筑節能中相變材料應用措施
在建筑節能施工中，建筑技術人員利用相變材料開展施工工作，可以轉變傳統建筑方式，打破傳統技術模型的局限性，提升建筑節能施工有效性，具體應用主要分為以下幾類:第一，建筑技術人員將相變材料與建筑圍護材料融合在一起，制作成為相變儲蓄功能的圍護結構，在實際應用中，可以對室內溫度進行有效的調控，在冬季中，可以儲存較多熱力能源。在夏季中，可以減少室內外建筑物溫度差，散發較多的熱力能源，延緩室內氣溫高峰問題，提升建筑物的室內溫度調節能力，甚至可以改善室內熱環境，減少空調等機械設備的使用，全面優化室內環境。例如:建筑施工技術人員將石膏板與變相微球混合在一起，加入一些具有儲存能量優勢的建筑墻板原材料，可以轉變傳統內壁材料的應用方式，減少室內溫度波動問題，為人們營造舒適的室內環境，同時，此類建筑節能材料的應用，有利于控制建筑施工成本，提高施工企業的經濟效益［1］。第二，建筑技術人員將相變材料與大體積混凝土建筑原材料融合在一起，制作成為具有溫度控制性能的混凝土結構。此類建筑材料的應用，可以全面控制混凝土的溫度，減少結構內外溫度差，避免出現混凝土內部溫度迅速提升問題，延緩混凝土的溫度高峰時間。此類建筑方式的應用，可以減少施工技術人員在大體積混凝土中冷卻管的設置，全面解決混凝土內外溫度差的裂縫問題，提升建筑施工質量。同時，還能改變建筑原材料的使用性能，延長其使用壽命，簡化施工流程，降低施工成本，有利于控制建筑工程造價，節約經濟支出。當前，我國建筑企業在應用相變材料制作大體積混凝土結構的時候，可以依據各類理論知識開展相關技術工作，提升混凝土溫度控制有效性與可靠性，達到建筑節能目的［2］。第三，建筑技術人員將相變材料應用與磚材料結合，就是在燒磚的時候，將相變材料填入多孔燒磚孔穴中，就可以制備成為具有儲能優勢的磚材料。此類制備方式的流程較為簡單，容易調節建筑原材料熱性能，但是，在實際制備中，還存在強度不足等缺陷，相變磚材料的填充位置直接影響使用性能，若不能保證填充均勻性，將出現難以解決的質量問題。在現代化建筑技術研究中，技術人員針對此類問題提出意見，要求制備相變磚材料中，可以將烷烴基填充在轉孔穴中，然后對其進行全面的制備處理，以保證相變磚材料的應用質量符合相關規定［3］。第四，建筑技術人員需要將相變材料融入到陶瓷建筑材料中，選擇石蠟材料作為中心系統，利用水性環氧樹脂開展陶瓷壁的制備工作，有利于提升陶瓷材料的儲能效果，減少傳統陶瓷材料的應用問題
4建筑節能中相變材料應用意義分析
在建筑節能施工中，施工技術人員應用相變材料，具有明顯的應用優勢，有利于節約建筑能源，控制建筑成本，減少施工中的經濟支出，提高建筑企業經濟效益。建筑節能中應用相變材料，可以有效儲存熱力能源，有利于對建筑溫度進行控制，可以根據建筑內部環境的溫度變化情況，發揮吸熱或是放熱功能。建筑節能工程中技術人員應用相變材料，具有無毒無害的優勢，有利于改善生態環境，并延長建筑材料使用壽命，提升相變穩定性，簡化各類建筑施工流程。但是，目前我國在研制相變材料的過程中，還沒有開發出更多建筑原材料，難以滿足建筑節能施工要求，部分技術人員過于重視相變潛熱性能，忽視原材料的選擇，無法在工程施工中全面開展各類研究工作，甚至會出現一些難以解決的問題。因此，我國建筑技術人員必須要根據建筑節能工程施工要求，全面開發各類相變材料。建筑節能工程施工技術人員在應用相變材料的時候，必須要重視大體積混凝土施工材料的制備，利用先進技術對其進行處理，在應用相變材料制備大體積混凝土之后，有利于延長混凝土的使用壽命，減少混凝土各類裂縫因素，避免出現原材料浪費的現象，提升建筑工程施工合理性與有效性，減少其中存在的問題。在未來發展中，建筑節能中相變材料的應用，會向著節能方向發展，除了可以儲存能量之外，還能提升建筑環境的舒適度，減少圍護結構對于建筑外部環境的刺激，轉變傳統建筑材料的應用性能，以此提高建筑節能工程的施工質量。在人們對節能施工技術的認知日益加深的情況下，相變材料會廣泛應用在建筑施工中，利用相變儲能方式改善建筑材料的應用性能，提升建筑工程的施工質量與節能性。
5結語
在建筑節能工程施工中，技術人員需要合理應用相變材料，并利用先進制備方式對其進行處理，保證可以減少其中存在的各類能源消耗問題，降低建筑工程的施工成本，并增強材料能量儲存能力，為人們營造舒適的空間。
參考文獻
［1］劉建青．相變材料發展及在建筑節能工程中的應用［J］．福建質量管理，2016(2)．
［2］倪海洋，朱孝欽，胡勁，等．相變材料在建筑節能中的研究及應用［J］．材料導報，2014，28(21):100－104．
