相变材料的性能及其在建筑材料中的封装技术研究现状

相变材料在热能储存领域的应用研究已经引起了材料科学以及能源科学等领域的科学工作者的广泛兴趣。虽然发表了大量关于相变储能在建筑材料应用方面的文章,但是其信息往往是分散的,缺少有效的组织性。本文对相变材料的种类、性能特点、存在问题及其在建筑材料中应用中的封装技术进行了着重介绍。     

有机相变储能材料的封装技术及热物性测试方法

有机相变储能材料是一类常用的相变储能材料,其封装形式和热物理性质直接决定其应用领域和应用效果.综述了目前国内外有机相变储能材料的不同封装方式,介绍了各种热物性测试方法,并指出了相变储能材料今后的研究方向.     

相变储能材料的研究与发展

储能技术是通过物理或化学变化将某种能量存储,然后在后续过程中释放利用的技术,现多用于电力系统、交通运输、太阳能利用和移动电子等设备中,能够有效节约能源和提高能源利用率。相变储能材料是相变储能技术的关键载体,对其应用起着重要作用。本文对相变储能材料的基本特征、应用领域、储能原理以及分类等方面作了简要的介绍。并依据成分分类,对目前国内外研究的无机类、有机类、金属基及复合类相变储能材料进行了综述。详细介绍了不同材料的种类、性质、优缺点、适用范围等。最后指出了当前相变储能材料存在的不足,并展望了相变储能材料未来的发展方向和应用前景。     

基于共晶系相变材料的研究进展

基于相变材料的热能储存技术已被公认为是提高可再生能源利用效率和保护环境的先进能源技术之一.相变材料(PCMs)可以作为储能介质,在熔融或凝固过程中,PCMs可以在几乎恒定的温度下储存或释放大量的能量,被广泛应用于潜热储能系统和热管理系统中.相变温度是对相变材料进行选择的一个重要参数.通常具有特定要求相变温度的PCMs不存在,并且单一相变材料的相变温度和潜热比较固定,也难以同时满足对潜热、相变温度等的要求.因此,许多学者开展了二元或多元共晶相变体系的研究.文中介绍了近年来国内外共晶相变储能材料及其复合材料的研究进展及应用;探讨了共晶相变储能材料的相变理论推测及热力学建模;针对共晶体系在应用过程中存在的过冷、相分离、热导率低及相变时易泄露等问题,详述了解决这些问题的方法及进展,并提出了相关建议;最后对共晶系相变材料的热力学模型的建立与设计、热传导及循环稳定性等研究重点进行了展望.     

赤藓糖醇基复合相变材料的研究进展

相变储热材料通过其相变潜热实现能量的吸收、储存与释放,可以合理有效地利用现有能源、优化使用可再生资源和提高能源利用率.赤藓糖醇的相变温度约118℃,潜热约314 J/g,储能密度大、无腐蚀性,在中温储能领域有广阔的应用前景,现已被广泛应用于太阳能蓄热、工业余废热回收、清洁供暖等领域.然而,赤藓糖醇过冷严重、导热性能相对较差,使得热能无法及时地释放,造成热能利用效率不高,极大地限制了其在储能领域的应用.复合材料制备技术的发展为改善赤藓糖醇的过冷与导热性能提供了一种新的方法,在保留赤藓糖醇优异性能的同时,弥补了它的高过冷和低导热等缺陷.目前,制备赤藓糖醇复合相变材料已成为改善赤藓糖醇性能的主要方法,并取得了显著的成果.引入成核剂可以降低体系的形核势垒,促进成核,从而抑制过冷.纳米金属及其氧化物、膨胀石墨、石墨泡沫等材料的合理引入明显降低了赤藓糖醇的过冷度,最高可降低93％.将赤藓糖醇长时间控制在过冷的亚稳态,是利用其高过冷特性进行跨季节储能应用的关键,但该技术仍处于研究阶段.通过添加高导热材料来增加赤藓糖醇的当量热导率和增大相变蓄热器换热面积是赤藓糖醇热强化的主要措施,当量热导率可高达30 W/(m·K),且热利用率显著提高.相平衡理论为调节赤藓糖醇的相变温度提供了思路,选择合适的有机相变材料可以制备出相变温度在70～120℃范围内可调、潜热大于200 J/g的共晶相变材料.本文简述了赤藓糖醇基复合相变材料的常用制备技术,分别对改善赤藓糖醇过冷性能和导热性能的手段以及如何利用赤藓糖醇的高过冷进行综述,归纳了调控赤藓糖醇相变温度的方法,分析了赤藓糖醇基复合相变材料在实际应用中的优势.     

相变储能材料研究进展

当今社会高速发展,化石燃料资源枯竭带来的能源供需缺口不断增大,亟需开发具有可再生能力的清洁能源。相变储能材料是解决热能供需矛盾、缓解能源危机最合适的材料之一。本文回顾了相变储能材料的分类方法,介绍了代表性相变储能材料的熔点及储热性能。同时分析讨论了通过封装及复合载体材料提升相变储能材料储热性能和稳定性的一些策略。此外,介绍了相变储能材料在食品工业、路面系统、空调系统及建筑领域的应用现状。     

北京大学碳纳米管相变储能复合材料研究取得新进展

近日,北京大学工学院邹如强特聘研究员与曹安源教授课题组合作在智能控热相变储能研究领域取得重要进展,相关论文《分布密度可控的碳纳米管阵列-相变复合储能材料及其在电热转换中的应用》先后发表在纳米领域权威期刊《纳米快报》和《美国化学会-纳米》上。物质在发生相态变化的过程中伴随着材料潜热的吸收与释放,利用此类相变材料可以实现热能的可控存储与利用,相变储能材料在建筑节能、电子器件散热、航空航天等领域具有广泛的应用前景。但在实际应用过程中,相变材料往往不能直接使     

相变储能材料研究进展

综述了固-固相变储能材料（s-S PCMs：sofid-solid phase change materials）、固-液相变储能材料（s-1 PCMs：solid—liquid phase change materials）的主要优缺点，并主要介绍了以下2种封装方式：（1）PCMs与基体材料复合制成定型PCMs，包括：与有机高分子材料机械共混、用无机多孔材料封装；（2）PCMs微囊化。此外，还分析了PCMs的主要应用领域及PCMs的主要研究方向。     

相变储能材料的最新研究进展与应用

相变储能材料是通过自身物相变化来实现能量存储与释放的材料,可用于提高能量利用效率和开发可再生能源,是能源和材料科学领域的重要研究方向之一。本文重点介绍了相变储能材料的分类和各自存在的优缺点,对近年来国内外相变材料的研究应用进行了综述,并提出未来相变材料的研发重点。     

石蜡在相变储能中的研究与应用进展

主要介绍了石蜡相变材料的种类及分类,熔点、熔化潜热及比热容等热物性的研究,不同应用条件下的封装方式选择和发展,以及其在国内外的实际生产情况;分别介绍了石蜡相变材料在太阳能蓄热储能、建筑围护结构保温、暖通设备、纺织物等中的研究应用,总结了国内外石蜡相变储能应用的差距.     

相变储能材料及其应用研究进展

人类在面临化石能源枯竭的同时,对能量的利用率依然还停留在较低的水平。因此,在大力发展新能源的同时,着力研发节能环保新材料新技术具有十分重要的意义。相变材料(phase-change materials,PCM)是一种节能环保的储能材料,它在蓄热与温控等领域具有大规模商业应用的潜力。本文首先对相变储能材料的基本特征、工作原理以及分类等方面作了简要的介绍;并就相变储能材料在温控与蓄热等领域的应用与发展情况进行了具体的分析,指出了PCM的性能是制约其深入广泛应用的主要技术障碍。在此基础上,详细评述了PCM存在的主要问题以及针对这些问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过功能复合等新技术优化材料性能、设计新材料体系、拓展新的应用领域将是相变储能材料未来的主要发展方向。     

有机改性蒙脱土基复合相变材料的制备及相变动力学分析

以癸酸(CA)、肉豆蔻酸(MA)、硬脂酸(SA)三元低共熔物为相变材料,有机改性蒙脱土(OMMT)为层状封装材料,采用熔融浸渗法制备 CA-MA-SA/OMMT 复合相变材料,相变材料和层状材料的最佳质量比 m(CA-MA-SA)∶m(OMMT)=7∶3。采用 X 射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变材料的结构、性能进行表征。结果表明：三元脂肪酸低共熔物被有效封装在改性后的蒙脱土层间,复合相变材料的相变温度为20.14℃,相变潜热为89.14 J·g-1。相变动力学分析结果,复合相变材料的相变反应级数为1.18,活化能为14.22 kJ·mol-1。活化能说明低共熔物与蒙脱土之间是嵌合关系,不是化学吸附。     

Figure of merit for the thermal performance of cementitious composites containing phase change materials

This paper presents a novel method to quantitatively characterize the thermal performance of composite materials containing phase change materials (PCM) based on a figure of merit we termed the energy indicator. The method features (i) commonly used specimen geometry, (ii) straightforward experimental implementation, and (iii) sensitivity to relevant design parameters including PCM volume fraction, enthalpy of phase change, composite effective thermal conductivity, and specimen dimensions. The experimental method and the concept of energy indicator were demonstrated on PCM-mortar composites using various volume fractions of two commercial microencapsulated PCMs. This was supported by transient two-dimensional heat transfer simulations. The energy indicator was shown to increase linearly with increasing microencapsulated PCM volume fraction and latent heat of fusion and quadratically with the specimen radius. This figure of merit can be used to rapidly screen and select microencapsulated PCM composite materials for energy efficient buildings or crack-resistant concretes.     

Phase change material for the thermal protection of ice cream during storage and transportation

Ice cream is a very temperature sensitive product and temperature variations during the storage and distribution steps may result in a reduction of quality. It is possible to improve the ice cream storage and transportation conditions by using an additional packaging with a low thermal diffusivity. This paper studies a phase change material (PCM) packaging and compares its performance to a polystyrene packaging configuration. The impact on temperature fluctuations and ice crystal size distribution was characterized experimentally during long term storage and temperature abuse. The results show that the use of an additional PCM packaging has a significant impact on the final quality of the product by keeping ice cream temperature stable and close to the phase change temperature of the PCM material. These results were compared with the insulation material results and discussed, showing that a material with a buffering heat capacity can be more efficient to reduce temperature fluctuations than a low conductivity material, and that the same results can be usually obtained with a much thinner layer of material.     

Heat transfer study of submicro-encapsulated PCM plate for food packaging application

In recent studies, encapsulated phase change materials (PCM) were developed as novel materials for food packaging because of their improved thermal insulation capacity. The PCMs (often liquid in room temperature) are encapsulated in a shell material so as they can be practically handled. In this work, the thermal behaviour of an encapsulated PCM material (Rubitherm RT5 encapsulated in polycaprolactone PCL) with two different PCM mass fractions was studied. The model was validated by experimental cooling and heating processes, under controlled air temperature conditions. The numerical result demonstrated a better thermal buffering capacity of the encapsulated PCM material compared to a standard one (cardboard).     

微胶囊技术在食品包装中的研究进展

目的综述微胶囊技术在食品包装领域的研究进展,为进一步开发微胶囊技术在食品包装中的应用提供科学的研究基础。方法通过对国内外研究现状和研究成果的分析和总结,介绍了微胶囊的功能、作用机理、制备和表征方法,概括了微胶囊技术在食品包装中(包括抗菌包装、防虫包装、果蔬保鲜包装、可食膜、冷鲜肉包装、相变材料-控温包装、生物质包装材料)的研究进展。结果分析表明微胶囊技术能够增加活性成分的稳定性,与包装系统结合能够达到缓释抗菌或控制温度等效果,提高了产品的货架期,其与包装系统的结合主要有4种方法(原料共混、涂覆、装入小袋置于包装系统、固载纤维法)。结论研究微胶囊与聚合物原料的最佳加入比例能够获得综合性能较好的包装膜,微胶囊技术在可食膜、相变材料-控温包装、生物质包装材料方面的发展潜力较大。     

有机相变蓄冷材料的研究进展

本文概述了有机相变蓄冷材料和有机-无机复合相变蓄冷材料的研究进展,探讨了采用公式指导低共融物相变蓄冷材料配比和提高有机相变材料导热能力的方法,介绍了相变材料在太阳能利用、电力的峰谷平衡、空调节能与冷藏运输等方面的应用研究。指出相变材料的性能特性、相变机理、传热理论模型及复合技术是有机相变蓄冷材料研究的重点内容,有机复合相变蓄冷材料是今后有机相变材料的重点发展方向。     

包装的材料防伪技术

在产品的防伪技术中，包装防伪是一种主要的防伪手段，而包装材料防伪是包装防伪的一种重要方式。文中论述了包含包装物、标签和商标材料等包装材料的防伪技术。重点论述了防伪烫金材料、痕量添加物和化学加密纸、水印纸、纤维丝、安全线、防复印纸、分层染色白纸板、热敏纸、光致变色纸和防伪封箱条等材料的防伪特点。     

微胶囊相变材料的储能特性分析

以硬脂酸丁酯为囊芯,密胺树脂(MF)和聚酯树脂(PET)为囊壁,合成了两种具有相变储热功能的胶囊.采用扫描电子显微镜(SEM)观察胶囊的形貌,差示扫描量热仪(DSC)研究胶囊的储热性能,发现MF/硬脂酸丁酯微胶囊表面粗糙,储能效果明显,稳定性好.利用MF/硬脂酸丁酯微胶囊制备了具有相变储能功能的建筑材料,微胶囊在水泥和...     

石墨烯、超声波缓和木糖醇过冷性的研究

中高温相变储能技术对于能源的开发和合理利用具有重要的意义,在太阳能热发电、工业热利用及余热回收方面有着显著优点。作为相变储能材料的木糖醇在凝固放热过程中有强烈的过冷倾向,不产生任何结晶。本研究采用超声波照射和添加石墨烯的方法缓和过冷,并进行了试验研究。试验结果显示,超声波和石墨烯均能有效缓和木糖醇的强过冷倾向,激发木糖醇成核结晶,并且最初的成核结晶位置与超声波和石墨烯作用相关。