中國粉體網訊 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、加熱和冷卻系統中具有廣泛的應用。
導熱相變材料
相變材料種類繁多，但目前大多處于試驗階段，且單一相變材料由于受到自身穩定性等因素限定，普遍無法單獨使用。復合相變材料可有效改善單一有機或無機相變材料的不足，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，加工成型后可應用領域十分廣泛，應用潛力巨大。
復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，復合相變材料的熱導率普遍較低，如何提高復合相變材料的導熱能力，以及復合相變材料的傳熱機理研究是該領域的重要研究方向。
為提高復合相變材料的傳熱速率，目前常用的方式有采用翅片結構、添加金屬材料、微膠囊封裝技術，添加碳填料等，可顯著提高復合相變材料的熱導率，擴大相變材料的應用范圍。
不同結構強化導熱
在儲能系統中采用肋片、翅片等結構來增強導熱能力，其原理是增加換熱面積，提高換熱系數，增強換熱效果，進而提高相變材料的導熱性能。
通過添加翅片結構來增強儲熱系統的傳熱性能是早期常用的方法，在應用中可根據實際情況選擇合適的翅片，詳細如：翅片的材料、尺寸、厚度、形狀、數量及結構等，以期達到最佳傳熱效果。
多孔介質吸附強化導熱
多孔介質吸附是以泡沫金屬、膨脹石墨、泡沫金剛石等材料為相變材料的載體，利用多孔基質材料內部孔隙小且孔隙率高的特點，通過微孔表面的張力和毛細作用力將液態相變材料吸附到內，形成多孔基相變儲能材料。
多孔材料的骨架結構可以增強導熱、提高儲能效率，成為增強相變材料的導熱性能和復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熱性、穩定的熱物性和高孔隙率而被廣泛應用于提高相變材料的導熱性。與金屬納米顆粒相比，金屬泡沫具有密度小、寬高比大、穩定性好等優點。
相變材料/金屬泡沫復合材料通常采用真空滲透法制備，將融化為液體狀態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熱性能和吸附性能，可以提高復合材料的導熱性能和封裝能力。常用的碳基多孔材料有金屬有機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 泡沫宏觀結構的高質量金剛石（金剛石泡沫），所得復合材料的導熱性能達到 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網絡，其中熱量可從網絡的任何部分高效傳遞，極大地增強了熱能的傳遞效率。
導熱增強填料強化導熱
由于有機固-液相變材料和多孔礦物載體的導熱系數較低，國內外的研究中通過添加導熱增強填料來增加相變儲能材料的導熱性能。常見的導熱增強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）。
微膠囊強化導熱
相變材料微膠囊（MEPCM）是將 PCM 以芯材的形式封裝在殼材內的儲能材料，可有效防止相變過程中的泄露問題，并具有增加傳熱面積、降低外界環境對 PCM 的影響及減少相變時材料體積變化等優點。
微膠囊法作為一種較新型的傳熱和相變儲能技術，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難度和生產成本。微膠囊的尺寸控制，囊壁材料的開發，囊壁的滲透性和耐熱性都有待進一步研究。
參考來源：
1.陳貢等. 提高相變材料熱導率的研究進展. 化工新型材料
2.鐘金豹等. 導熱增強型相變材料研究進展. 化工新型材料
3.陶艷平. 導熱增強型復合相變材料的影響因素及傳熱機理研究. 河南工業大學
4.胡美勇. 高導熱相變材料微膠囊的制備與性能研究. 齊魯工業大學
（中國粉體網編輯整理/輕言）
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