复合定形蓄能相变材料研究进展修改

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1、复合定形蓄能相变材料的研究进展仝仓，李祥立(大连理工大学建设工程学部，辽宁啊，大连116024)摘要：简述了复合定形蓄能相变材料的分类，着重讨论了熔融共混法、物理吸附法、压制烧结法、接枝共聚法、微胶囊化法、原位插层法、溶胶一凝胶法等七种主要制备复合定形蓄能相变材料方法，分析了各种方法的优势和存在的问题，并指岀各种方法适用于制备的相变材料类型。此外捉出了复合定形相变材料的发展方向，可作为研究和工程应用的参考。关键词：定形相变材料制备方法1.引言：蓄能技术的发展解决了热能供需时间和空间失配的矛厉，提高了能源利用率。相变蓄能材料从上个世纪70年代在工业和新能源

2、领域受到重视后发展到现在，新型材料和制备方法不断涌现，其中高温相变蓄能材料已经在航空航天、热机、磁流体发电、A阳能等领域得到了应用；而中低温相变蒂能材料应用于绿色建筑、余热回收、太阳能热储存、空？、保暖服装、电了设备等领域。蓄能技术按工作介质所处状态分为显热蓄能技术、潜热蓄能技术和热化学蓄能技术⑴，其屮以相变蓄能材料(PCMs：phasechangematerials)为支撑的潜热蓄能技术，具有储能密度大，温度恒定，体积小，性能稳定筹优点，是当前国内外学者研究热点之一。相变材料按相变方式可分为固一固PCMs、固一液PCMs、固一气PCMs、液一气PCMs

3、。后两者在相变过程中体积变化佼大，且有气体产生，不符合实际工程要求；前两者则包括熔融盐，金属合金，结晶水合盐，多元醇，脂肪酸，石蜡等，但其中大部分材料都冇一个共同的缺陷：相变过程屮有液相产生，会造成原材料的泄漏，腐蚀容器，污染T作环境，从而导致储热效率，安全系数大幅降低等一系列问题。通过研发合适的复合定形储能材料，既可以解决液相泄漏的问题，乂在一定程度上调节材料的相变温度，捉髙其热传导率，使其更好的满足工程需要。2.复合定形蓄能材料的主要制备方法复合定形蓄能材料是指在固一固/固一液相变材料的基础上通过各利1方法把有机物与有机物/无机物结合后制备的定形材料

4、，一般包括工作质和载体。复合定形相变材料按照相变方式分为固—固相变蓄能材料和形状稳定的固—液相变蓄能材料[2],按载体材料可分为聚合物革定形相变材料、无机多孔基定形相变材料、微胶囊定形相变材料、有机/无机纳米级定形相变材料等，其制备方法主要有以下儿种：熔融共混法、物理吸附法、压制烧结法、接枝共聚基金资助:国家自然科学基金(51278076),中央高校基本科研业务费专项资金资助(DUT14QY13)2」熔融共混法熔融共混法是利用工作物质和载体基质的相容性，通过熔融状态混合在一起制成的相变材料，载体基质起定形作用。AhmetSari⑶使用熔融共混法制作石蜡一

5、髙密度聚乙烯定形相变材料，发现当鬲密度聚乙烯所占比例在30%以上时，相变过程没有液体渗出。聚乙烯的三维网状结构其骨架作川，把石蜡封装在里面，相变时微观上液化，但宏观上仍表现为固体，制备成形状稳定的固一液相变蓄能材料；方春香⑷以熔融共混法为实验基木方法，多次测试确定石蜡：高密度聚乙烯：SEBS：膨胀石墨=80：15：5：6为最佳配比，形成定形产物的同时，乂提高其导热系数；牟兴瑞等⑸将三经甲基氨基甲烷(TAM)和2—氨基一2—甲基—1,3—内二醇(AMP)按不同的比例混合，在相当大的浓度范围内二元体系的转变温度测定保持在67〜87°CZ间，较Z纯TAM的转变

6、温度(133.83°C)冇较大的下降，更适宜川作较低温度的贮热材料，制备成固一固定形相变材料：总的来说，熔融共混法适用范围广泛，多用來制备聚合物基相变定形材料，其制备的材料己经在空调制冷等领域得到了应用，如Cheng等⑹运用石蜡、高密度聚乙烯、膨胀石墨等材料建造的存储冷凝器，比家用冰箱效率耍鬲出10%以上，而成本基本保持。共混法的优点是：实验方法简单、操作方便；缺点是工作质和载体首先要具备相融的特性，而材料容易发生相分离，相变材料易从载体渗出。特别是启机相变材料和高分子聚合物的共混时，当温度高于高分子聚合物的相变温度后，表现为固一液相变，不能保持形状的稳

7、定，同时也易燃，不安全。2.2物理吸附法利用一种多孔材料(常用的有膨胀珍珠岩、蛙石、海泡石、蒙脱土、膨胀石墨、陶瓷、石育及多孔材料制品)作为载体，把液态的有机物吸附进去以起到定形作用。张磊等⑺为克服聚乙二醇(PEG)液相流动，导热系数低等缺点，分别通过机械搅拌，真空浸渗的方法制备PEG/膨胀石墨(EG)和PEG/纳米石墨片(GnPs)复合相变材料，当EG或者GnPs所在比例在6%〜8%时，PEG/EG或PEG/GnPs可以完全定形，并把导热系数由纯PEG的0.3W/(m2•k)左右提高到2.1W/(m2-k)左右，制备一种比较理想的定形材料。胡小东冈等以

8、石蜡为相变材料”利用膨胀石墨多孔网络结构“通过物理吸附法制备出石蜡/膨胀石墨复合