一种重要的节能材料——定型相变材料

相变材料是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。在相变过程中相变材料会吸收或释放大量的潜热。以固－液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，发生从液态到固态的逆相变，释放出所储存的热量。在相变过程中，材料自身的温度几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。

相变材料可以调控环境温度，实现能量供应与人们需求的一致性，起到节能效果。相变材料具有热效率高、存储密度高、存储或释放能量时自身温度几乎恒定等优点，被认为是节能环保的最佳绿色环保载体，可以用在能量储存和控温领域，近几年来，在节能材料领域占有越来越重要的地位，在我国已经列为国家级研发利用序列。

固-气，液-气相变材料发生相变时存在大量的气体，体积变化较大，稳定性差，所以难以应用。相比之下，固-液相变材料是当前比较成熟的一种相变材料，其相变潜热比较大，且性能较稳定。但是，这种材料一般情况下不能直接使用，因为当发生固-液相变时，由于液相的存在，会出现渗漏等一系列问题。

定型相变材料是能够有效解决固-液相变材料在相变过程中的泄露问题的一类材料。定型相变材料制备的方法主要有多孔基吸附法，微胶囊法，溶胶-凝胶法，压制烧结法。多孔基吸附法是利用多孔介质材料内部大量的细小孔隙，将相变材料分散成非常小的颗粒，借助毛细管效应提高相变物质在多孔介质中储藏的可靠性，使其在发生固液相变时不发生液体泄漏。可供选择的多孔介质材料有膨胀石墨，γ-Al2O3，多孔陶粒等。多孔基定性相变材料具有不易泄漏，热系数较高，稳定性较好等特点。它的制作方法是把多孔介质与熔融状态下的相变材料混合，通过抽真空等手段使多孔介质材料吸附在相变材料中。微胶囊法是指在相变材料微粒表面包覆一层性能稳定的膜而构成具有核壳结构的复合相变材料。利用微胶囊技术将相变材料封装起来，其粒径在1~300μm之间。当发生固液相变时，胶囊内的相变物质由固态变为液态，而外层一直保持为固态，所以在宏观上为固态颗粒。溶胶-凝胶法是以溶胶为原料，在液相中混合均匀并进行反应，生成稳定且无沉淀的溶胶体系，放置一段时间后转变为凝胶，经脱水处理，在溶胶或凝胶状态下成型为制品。压制烧结法是先将基体材料与相变材料磨成粉末，使其粒径在几十微米，然后将二者混合均匀加入添加剂进行压制，最后将压制成的块在电炉中烧结而成。

定型相变材料已经在建材上获得很多应用，如用于混凝土，砂浆，石膏板中。通过吸收和释放相变潜热，使室内外温度波动减弱，使其具有较好的保温性能，实现能源消耗的降低。