中國粉體網(wǎng)訊 相變材料（PCM）作為一種極有潛力的儲能材料，能夠在相變過程中保持恒定的溫度，這使其在儲能系統(tǒng)、加熱和冷卻系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。
導(dǎo)熱相變材料
相變材料種類繁多，但目前大多處于試驗(yàn)階段，且單一相變材料由于受到自身穩(wěn)定性等因素限定，普遍無法單獨(dú)使用。復(fù)合相變材料可有效改善單一有機(jī)或無機(jī)相變材料的不足，同時可解決固液相變材料的流動性及相變過程中的體積變化，加工成型后可應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，應(yīng)用潛力巨大。
復(fù)合相變材料通常由載體材料和相變材料組成，受到載體材料的阻隔，復(fù)合相變材料的熱導(dǎo)率普遍較低，如何提高復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱能力，以及復(fù)合相變材料的傳熱機(jī)理研究是該領(lǐng)域的重要研究方向。
為提高復(fù)合相變材料的傳熱速率，目前常用的方式有采用翅片結(jié)構(gòu)、添加金屬材料、微膠囊封裝技術(shù)，添加碳填料等，可顯著提高復(fù)合相變材料的熱導(dǎo)率，擴(kuò)大相變材料的應(yīng)用范圍。
不同結(jié)構(gòu)強(qiáng)化導(dǎo)熱
在儲能系統(tǒng)中采用肋片、翅片等結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)導(dǎo)熱能力，其原理是增加換熱面積，提高換熱系數(shù)，增強(qiáng)換熱效果，進(jìn)而提高相變材料的導(dǎo)熱性能。
通過添加翅片結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)儲熱系統(tǒng)的傳熱性能是早期常用的方法，在應(yīng)用中可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的翅片，詳細(xì)如：翅片的材料、尺寸、厚度、形狀、數(shù)量及結(jié)構(gòu)等，以期達(dá)到最佳傳熱效果。
多孔介質(zhì)吸附強(qiáng)化導(dǎo)熱
多孔介質(zhì)吸附是以泡沫金屬、膨脹石墨、泡沫金剛石等材料為相變材料的載體，利用多孔基質(zhì)材料內(nèi)部孔隙小且孔隙率高的特點(diǎn)，通過微孔表面的張力和毛細(xì)作用力將液態(tài)相變材料吸附到內(nèi)，形成多孔基相變儲能材料。
多孔材料的骨架結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)導(dǎo)熱、提高儲能效率，成為增強(qiáng)相變材料的導(dǎo)熱性能和復(fù)合相變材料的蓄放熱速率的主流方法之一。
1.金屬基多孔材料
金屬泡沫由于其高導(dǎo)熱性、穩(wěn)定的熱物性和高孔隙率而被廣泛應(yīng)用于提高相變材料的導(dǎo)熱性。與金屬納米顆粒相比，金屬泡沫具有密度小、寬高比大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
相變材料/金屬泡沫復(fù)合材料通常采用真空滲透法制備，將融化為液體狀態(tài)的相變材料吸收到金屬泡沫的孔隙中后，再冷卻至相變材料完全固化的溫度。
2.碳基多孔材料
由于碳基多孔材料具有良好的導(dǎo)熱性能和吸附性能，可以提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能和封裝能力。常用的碳基多孔材料有金屬有機(jī)骨架衍生多孔碳材料、活性炭和膨脹石墨等。
3.金剛石基多孔材料
目前，有研究人員制備了具有 3D 泡沫宏觀結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量金剛石（金剛石泡沫），所得復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能達(dá)到 2.28W/(m·K)，由于金剛石泡沫將每個金剛石顆粒橋接成一個整體，并提供有效的熱量傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，其中熱量可從網(wǎng)絡(luò)的任何部分高效傳遞，極大地增強(qiáng)了熱能的傳遞效率。
導(dǎo)熱增強(qiáng)填料強(qiáng)化導(dǎo)熱
由于有機(jī)固-液相變材料和多孔礦物載體的導(dǎo)熱系數(shù)較低，國內(nèi)外的研究中通過添加導(dǎo)熱增強(qiáng)填料來增加相變儲能材料的導(dǎo)熱性能。常見的導(dǎo)熱增強(qiáng)填料有碳基納米材料（CNTs、碳納米釬維、石墨、石墨烯等）、金屬粉體（Fe、Cu、Al 等）、金屬氧化物（Al2O3，CuO）和金屬納米線（Ag、Cu 納米線）。
微膠囊強(qiáng)化導(dǎo)熱
相變材料微膠囊（MEPCM）是將 PCM 以芯材的形式封裝在殼材內(nèi)的儲能材料，可有效防止相變過程中的泄露問題，并具有增加傳熱面積、降低外界環(huán)境對 PCM 的影響及減少相變時材料體積變化等優(yōu)點(diǎn)。
微膠囊法作為一種較新型的傳熱和相變儲能技術(shù)，由于其微粒小和壁薄，增加了相變材料的傳熱性能，但同時也增加了技術(shù)難度和生產(chǎn)成本。微膠囊的尺寸控制，囊壁材料的開發(fā)，囊壁的滲透性和耐熱性都有待進(jìn)一步研究。
參考來源：
1.陳貢等. 提高相變材料熱導(dǎo)率的研究進(jìn)展. 化工新型材料
2.鐘金豹等. 導(dǎo)熱增強(qiáng)型相變材料研究進(jìn)展. 化工新型材料
3.陶艷平. 導(dǎo)熱增強(qiáng)型復(fù)合相變材料的影響因素及傳熱機(jī)理研究. 河南工業(yè)大學(xué)
4.胡美勇. 高導(dǎo)熱相變材料微膠囊的制備與性能研究. 齊魯工業(yè)大學(xué)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）
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