中国粉体网讯 相变材料（PCM）作为一种极有潜力的储能材料，能够在相变过程中保持恒定的温度，这使其在储能系统、加热和冷却系统中具有广泛的应用。
导热相变材料
相变材料种类繁多，但目前大多处于试验阶段，且单一相变材料由于受到自身稳定性等因素限定，普遍无法单独使用。复合相变材料可有效改善单一有机或无机相变材料的不足，同时可解决固液相变材料的流动性及相变过程中的体积变化，加工成型后可应用领域十分广泛，应用潜力巨大。
复合相变材料通常由载体材料和相变材料组成，受到载体材料的阻隔，复合相变材料的热导率普遍较低，如何提高复合相变材料的导热能力，以及复合相变材料的传热机理研究是该领域的重要研究方向。
为提高复合相变材料的传热速率，目前常用的方式有采用翅片结构、添加金属材料、微胶囊封装技术，添加碳填料等，可显著提高复合相变材料的热导率，扩大相变材料的应用范围。
不同结构强化导热
在储能系统中采用肋片、翅片等结构来增强导热能力，其原理是增加换热面积，提高换热系数，增强换热效果，进而提高相变材料的导热性能。
通过添加翅片结构来增强储热系统的传热性能是早期常用的方法，在应用中可根据实际情况选择合适的翅片，详细如：翅片的材料、尺寸、厚度、形状、数量及结构等，以期达到最佳传热效果。
多孔介质吸附强化导热
多孔介质吸附是以泡沫金属、膨胀石墨、泡沫金刚石等材料为相变材料的载体，利用多孔基质材料内部孔隙小且孔隙率高的特点，通过微孔表面的张力和毛细作用力将液态相变材料吸附到内，形成多孔基相变储能材料。
多孔材料的骨架结构可以增强导热、提高储能效率，成为增强相变材料的导热性能和复合相变材料的蓄放热速率的主流方法之一。
1.金属基多孔材料
金属泡沫由于其高导热性、稳定的热物性和高孔隙率而被广泛应用于提高相变材料的导热性。与金属纳米颗粒相比，金属泡沫具有密度小、宽高比大、稳定性好等优点。
相变材料/金属泡沫复合材料通常采用真空渗透法制备，将融化为液体状态的相变材料吸收到金属泡沫的孔隙中后，再冷却至相变材料完全固化的温度。
2.碳基多孔材料
由于碳基多孔材料具有良好的导热性能和吸附性能，可以提高复合材料的导热性能和封装能力。常用的碳基多孔材料有金属有机骨架衍生多孔碳材料、活性炭和膨胀石墨等。
3.金刚石基多孔材料
目前，有研究人员制备了具有 3D 泡沫宏观结构的高质量金刚石（金刚石泡沫），所得复合材料的导热性能达到 2.28W/(m·K)，由于金刚石泡沫将每个金刚石颗粒桥接成一个整体，并提供有效的热量传导网络，其中热量可从网络的任何部分高效传递，极大地增强了热能的传递效率。
导热增强填料强化导热
由于有机固-液相变材料和多孔矿物载体的导热系数较低，国内外的研究中通过添加导热增强填料来增加相变储能材料的导热性能。常见的导热增强填料有碳基纳米材料（CNTs、碳纳米钎维、石墨、石墨烯等）、金属粉体（Fe、Cu、Al 等）、金属氧化物（Al2O3，CuO）和金属纳米线（Ag、Cu 纳米线）。
微胶囊强化导热
相变材料微胶囊（MEPCM）是将 PCM 以芯材的形式封装在壳材内的储能材料，可有效防止相变过程中的泄露问题，并具有增加传热面积、降低外界环境对 PCM 的影响及减少相变时材料体积变化等优点。
微胶囊法作为一种较新型的传热和相变储能技术，由于其微粒小和壁薄，增加了相变材料的传热性能，但同时也增加了技术难度和生产成本。微胶囊的尺寸控制，囊壁材料的开发，囊壁的渗透性和耐热性都有待进一步研究。
参考来源：
1.陈贡等. 提高相变材料热导率的研究进展. 化工新型材料
2.钟金豹等. 导热增强型相变材料研究进展. 化工新型材料
3.陶艳平. 导热增强型复合相变材料的影响因素及传热机理研究. 河南工业大学
4.胡美勇. 高导热相变材料微胶囊的制备与性能研究. 齐鲁工业大学
（中国粉体网编辑整理/轻言）
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