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相变材料应用一、引言相变材料是一种特殊的材料，能够在温度、压力等外界条件改变时发生相变，从而释放或吸收大量的热量。
这种材料具有广泛的应用前景，可以用于节能、环保、航空航天等领域。
二、相变材料的分类1. 按照相变类型分为固-液相变和液-气相变两种。
2. 按照应用领域分为建筑领域、航空领域和电子领域等。
3. 按照物理特性分为有机相变材料和无机相变材料两种。
三、建筑领域中的应用1. 采暖系统：将相变材料置于太阳能集热器中，当白天阳光充足时，可以将太阳能转化成热量储存在相变材料中；到了晚上或天气阴沉时，通过管道将储存的热量传递给室内供暖。
2. 夏季降温：将相变材料置于墙体或屋顶中，当室外温度升高时，相变材料会吸收大量的热量并发生固-液相变，起到降温的效果。
3. 节能窗帘：将相变材料制成窗帘，当室内温度升高时，相变材料会吸收热量并发生固-液相变，起到隔热的效果。
四、航空领域中的应用1. 机身保温：将相变材料涂覆在飞机机身表面，可以有效地减少外界气流对机身的影响，并且可以吸收飞行过程中产生的热量。
2. 燃油冷却：将相变材料置于燃油管道中，当燃油温度升高时，相变材料会吸收大量的热量并发生固-液相变，从而起到冷却作用。
五、电子领域中的应用1. 电池散热：将相变材料置于电池外壳内部或周围，当电池工作时产生大量的热量时，相变材料会吸收这些热量并发生固-液相变，从而起到散热作用。
2. 电路保护：将相变材料铺设在电路板上或封装在芯片内部，当电路过载或短路时，相变材料会吸收大量的热量并发生固-液相变，从而起到保护电路的作用。
六、相变材料的优缺点1. 优点：具有高效节能、环保、体积小、重量轻等特点。
2. 缺点：价格较高、使用寿命短等问题。
七、结论相变材料是一种具有广泛应用前景的特殊材料。
在建筑领域中可以用于采暖系统、夏季降温和节能窗帘等方面；在航空领域中可以用于机身保温和燃油冷却等方面；在电子领域中可以用于电池散热和电路保护等方面。
相变材料的研究进展与应用前景随着科技进步的不断推进，新型材料的研发也日渐繁荣。
其中，相变材料是一类备受关注的新型材料之一。
它不仅可以应用于传统的储能、智能控制等领域，也有着广泛的应用前景，如扩展人工智能、生物医学等领域。
本文就相变材料的研究进展与应用前景进行探讨。
一、相变材料的基础概念及种类相变是指物质在特定条件下，由于温度、压力等因素的改变而发生转变的过程。
相变材料是指在相变过程中可以实现储存或释放大量热量的材料。
它可以分为常规相变材料和非常规相变材料两种类型。
常规相变材料主要包括金属合金、陶瓷材料、聚合物等。
其中，金属合金是一类重要的相变材料，如镁钛合金、铱锑合金等。
这些材料的相变温度往往较高，且相变过程比较缓慢，一般应用于高温储能领域。
而陶瓷材料相变速度较快，可以应用于智能控制、电子设备等领域。
聚合物材料因具有较好的机械韧性和韧性，能够应用于制备柔性电子器件等。
非常规相变材料则包括盐类水合物、荧光气囊等。
例如，盐类水合物可以在4℃左右发生相变，可以应用于冷链物流、生物医学等领域。
二、相变材料的研究进展近年来，相变材料在研究领域中得到了广泛关注。
其重要原因在于相变材料具有独特的物理和化学特性。
首先，相变材料可以实现大幅度的热量储存。
以金属合金为例，铱锑合金的相变焓比普通材料高出数倍，可以实现高效的热量储存。
其次，相变材料的相变温度可以通过合金元素添加、微纳米结构等方法调控。
例如，一些纳米结构相变材料具有独特的量子效应，可以使相变温度降低到室温范围内。
此外，相变材料应用于制备智能材料时，可以基于其相变特性制备出多功能材料。
从应用层面上来看，相变材料具有广泛的应用前景。
例如，相变储存技术可以应用于太阳能、风能等可再生能源的储存，可以有效减少能源浪费。
相变材料的智能控制特性则可以应用于智能家居、智能建筑等领域。
此外，数量庞大的相变材料库也为开发人工智能提供了无限可能。
如：利用相变材料控制机器人的运动，减少其能量消耗和热损失，从而实现人工智能更高效、更智能、更可靠的操作。
相变材料的分类相变材料决定着蓄热装置的热性能，按照相变材料的相变温度可将其分为:低温相变材料(相变温度小于100℃)、中温相变材料(相变温度在100～250℃之间)和高温相变材料(相变温度大于250℃)[1]。
按照化学成分可将其分为:有机相变材料、无机相变材料和复合型相变材料。
有机相变材料主要包括石蜡和脂肪酸等，一般没有腐蚀性和过冷现象的发生，缺点是导热系数较低;无机相变材料主要由水合无机盐和金属材料构成，具有较高的蓄能密度和导热系数，缺点是性能不稳定;复合型相变材料是由两种或者两种以上的有机和无机相变材料混合而成，能够有效改善材料导热系数低的问题，缺点是工艺复杂，相变循环稳定性差。
因此，针对相变材料的研究，重点在于如何提高相变材料的导热系数和增强其稳定性上，目前常用的方法有:添加高导热介质法、微胶囊封装法和添加成核剂法。
增强相变材料导热系数和稳定性的方法添加高导热介质法该方法主要通过在相变材料中添加金属钠米颗粒或碳基材料等复合成高导热系数的相变材料。
当纳米银颗粒的质量分数在0%～2%范围内，复合材料的导热系数随着纳米银颗粒的质量分数增高而增强，但潜热有所下降，当高于2%(3.5%～8%)时，复合材料的粘度增加，自然对流受阻，因此热导系数并没有增加的趋势。
在复合网络体中添加质量分数为50%和10%的CF和GNP时，复合材料的蓄热完成时间较只添加CF质量分数为50%的缩短了39.9%，较纯石蜡缩短了84.5%[2]。
在碳纤维质量分数小于10%时，CF/SA复合材料的导热率与碳纤维的质量分数呈正相关，碳纤维的质量分数为10%时，硬脂酸的导热系数提高了206.6%，且硬脂酸的蓄热能力没有明显下降。
微胶囊封装法与纯硬脂酸相比，硬脂酸体积填充度为31.9%的复合材料熔点降低了2.85℃，导热系数增加117～159倍，与空的碳纳米管相比，其导热系数降低了32%～41%[3]，在微胶囊相变材料中加入质量分数为2%、4%和6%的纳米铜粉末，导热系数分别增加23.5%、56.7%和149.2%，而且不会对相变材料的相变焓值和相变温度产生较大影响。
相变材料名词解释
相变材料是一种具有特殊属性的功能性材料，可以在温度、压力、磁场等外界条件下发生相变。
其相变一般包括晶格结构、电磁性质、热力学性质等方面的变化。
以下是几个常见的相变材料及其解释：
1. 形状记忆合金（SMA）：是一种能够在外界触发条件下恢复原始形状的合金。
这种材料在被加热或者受到力的作用下发生相变，因此被广泛运用于医疗、航空航天、汽车、智能建筑等领域。
2. 磁记忆合金（MMA）：是一种能够根据磁场作用下变形的合金。
它们通常由铁、锰、铜、铬等元素组成，并具有磁阻抗效应。
这种材料有很广泛的应用，如用于制造磁场传感器、磁阻计、磁力驱动器等。
3. 热敏电阻材料（PTC）：是一种能够在一定温度范围内根据温度变化产生电阻变化的材料。
这种材料主要由半导体氧化物如铂、铜、铝等组成，常被应用于热敏电阻器、热敏放大器、过流保护器等电子元器件中。
4. 热量记忆合金（TMA）：是一种具有热量记忆特性的智能材料。
在被加热到特定温度时，这种材料可以快速吸收热量并发生相变，从而释放出吸收的热量，并恢复到其原始状态。
这种材料在太阳能利用、节能环保、航空、汽车等领域得到广泛应用。
总之，相变材料具有可逆、快速响应、环境友好等特点，被广泛应用于新型传感器、智能材料、智能控制等领域。
相变材料有哪些相变材料是一种在温度、压力或其他外部条件下会发生相变的材料。
相变材料具有独特的性质，可以在相变过程中吸收或释放大量的热量，因此在许多领域有着重要的应用价值。
下面我们将介绍一些常见的相变材料及其特点。
首先，我们来介绍一种常见的相变材料——氟利昂。
氟利昂是一种用于制冷剂的相变材料，其相变温度较低，通常在零下20摄氏度左右。
在制冷系统中，氟利昂可以吸收大量的热量，并在相变过程中发挥制冷作用。
由于其稳定性和高效性，氟利昂被广泛应用于家用空调、商用冷藏设备等领域。
除了氟利昂，还有一种常见的相变材料是聚合物相变材料。
聚合物相变材料是一种可以在温度变化时发生相变的材料，其相变温度通常在室温附近。
在温度升高时，聚合物相变材料会吸收热量并发生相变，从而起到调节温度的作用。
由于其轻便、灵活和环保的特点，聚合物相变材料被广泛应用于建筑材料、服装、航天器材等领域。
此外，金属相变材料也是一种常见的相变材料。
金属相变材料具有良好的导热性和导电性，可以在温度变化时发生相变并释放大量的热量。
由于其高效的能量储存和释放特性，金属相变材料被广泛应用于太阳能热储存、汽车发动机冷却系统等领域。
除了上述几种常见的相变材料，还有许多其他类型的相变材料，如盐水混合物、有机相变材料等。
这些相变材料在不同的温度、压力条件下具有不同的相变特性，可以满足各种不同的应用需求。
总的来说，相变材料具有独特的相变特性，在能量储存、温度调节、制冷等领域有着广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，相变材料的研究和应用将会越来越广泛，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
相变材料的研究和应用将会越来越广泛，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
相变材料的发展与应用前景分析随着科技的发展，材料科学得到了前所未有的进步。
相变材料就是一种应用广泛的新型材料。
相变材料的主要特点是，它可以在可控的条件下从一个形态迅速转化为另一个形态。
这种材料的应用领域非常广泛，涉及到能源、环保、医疗、工业等许多方面。
下文将对相变材料的发展和应用前景进行分析探讨。
一、相变材料的种类和特点相变材料其实是一类材料，它包括了多种种类。
最常见的是PCM材料（Phase Change Materials，相变材料），此外还有SMM材料（Shape Memory Materials，形状记忆材料）和MR材料（Magnetocaloric Materials，磁热材料）等。
这些材料之所以被称为相变材料，是因为它们具有相变的特性，也就是说，它们可以在温度或压力的变化下从一个形态迅速转变成另一个形态。
相变材料的特点有以下几个方面：1、储存能量和释放能量特性优异。
相变材料的转化过程会释放热量，或吸收热量，因此可以作为储能材料使用。
2、体积变化小，具有占用空间小、重量轻等优点。
3、可重复使用。
相变材料可以进行多次相变，因此具有很好的再利用性。
4、温度、压力改变等外界环境变化对材料本身的影响小。
5、材料制备方法多样，可以应用于多种领域。
二、相变材料的应用领域1、航天领域相变材料在航天领域的应用最为广泛。
在太空中，宇航员会面临极端的温度变化，日间温度可以达到100℃以上，夜间温度会降至零下150℃以下。
相变材料可以帮助减轻飞船和各种装置的质量，为航天器提供一种可靠的温度控制方式。
在航天器卫星硬件上应用中，相变材料可用于保护设备并提高器件的使用寿命。
2、热管理领域相变材料在热管理领域也有较多应用。
如在太阳能热发电领域，相变材料可以对热能进行有效储存和释放，在夜间或阴天时也可以继续发电。
在汽车制造领域，相变材料也有很好的应用前景，如用于汽车空调制冷系统中，可以有效减少对环境的污染，提高能源利用率。
相变材料研究综述1什么是相变材料相变材料是特殊的材料，它能够在外界条件的改变下，产生物理特性的显著改变。
它能够根据外来条件的改变来改变其状态和形状，从而导致物理性质的显著改变。
相变材料因其可以响应外界条件而得到越来越多的关注，应用范围也不断扩大。
2相变材料的种类相变材料分为几种：1)电热量相变材料：这类材料会改变形状或状态，当外部条件发生变化，所产生的热量超过材料的转变温度时。
2)机械相变材料：这类材料在外力作用下发生形状变化。
它们可以是可塑流体，或者会在有害条件下分解，如生物原位检测（microfluidic）和制药的关键过程可以应用在根据机械条件调节的控制环境中。
3)化学相变材料：该类材料会在受改变的条件下改变这类材料结构，从而导致物理性成为改变。
如水凝胶，在有刺激物质的存在下，会改变形状，从而改变它的性质；敏感材料，当遇到改变外部条件时，能够改变物质或物质组成。
3研发应用一些相变材料也被用于生物传感器、热敏彩色印刷技术、可拆卸服装、快捷变换的包装以及太阳能电池，持续的交互体验和设计，使它们成为当今科学技术领域中非常重要的研究热点。
智能电热材料可以在自动控制和调节温度时，增加从家居到工业自动控制服务能力；而温敏电阻器用于温度传感器，常被用于空调或卫星通信；变体状记忆合金可以使笔芯的改变保持多年，节省物质资源和破坏性更换笔芯的技术需求；这些都得益于响应外来条件的特性，使相变材料拓展出更广的应用范围。
4相变材料的未来发展相变材料正处在持续发展中，在未来，可能会更好地响应形变条件，从而更好地提供功能性改变服务。
还可以把发展相变材料与其他技术结合起来，如生物工程，改变材料的物理特性更加准确，从而使其在更多领域起作用。
另外，改变材料的生产工艺也会发生变化，使制造成本降低，利用更广，从而受到更多关注和应用。
相变材料有哪些
首先，我们来谈谈常见的金属相变材料。
金属相变材料是一类利用金属元素的
相变特性制备而成的材料，常见的有铁素体相变材料、镍钛记忆合金等。
铁素体相变材料具有良好的磁性能和形状记忆效应，可广泛应用于温度传感器、温度控制器等领域；而镍钛记忆合金则具有形状记忆和超弹性效应，可用于医疗器械、航空航天等领域。
其次，我们来介绍一些有机相变材料。
有机相变材料是利用有机化合物的相变
特性制备而成的材料，常见的有蜡烃相变材料、聚合物相变材料等。
蜡烃相变材料具有较高的相变潜热和良好的稳定性，可用于太阳能储热、建筑节能等领域；而聚合物相变材料具有较好的柔韧性和可塑性，可用于智能纺织品、舒适性服装等领域。
此外，还有一些无机非金属相变材料也具有重要的应用价值。
比如，氧化物相
变材料、硫化物相变材料等。
氧化物相变材料具有较高的相变温度和稳定性，可用于高温热储存、热电转换等领域；而硫化物相变材料具有良好的电学性能和光学性能，可用于光存储器、光开关等领域。
总的来说，相变材料种类繁多，具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，相变材料的研究和应用将会更加深入，为人类社会的发展进步提供更多的可能性。
希望本文对相变材料有关的内容能够给您带来一些帮助，谢谢阅读！。
相变材料有哪些相变材料是一种具有特殊性能的材料，它可以在温度或压力变化时发生相变，从而实现吸热或放热的效果。
相变材料被广泛应用于建筑、汽车、服装、医疗等领域，具有重要的经济和社会意义。
本文将介绍相变材料的种类和应用领域。
一、蓄热相变材料。
蓄热相变材料是一种可以吸收和释放热量的材料，它可以在温度变化时吸收或释放大量的热量，从而实现热能的储存和利用。
蓄热相变材料广泛应用于建筑领域，可以用于调节室内温度，减少能耗，提高建筑的节能性能。
此外，蓄热相变材料还可以应用于太阳能集热系统、汽车空调系统等领域，具有重要的应用前景。
二、相变储能材料。
相变储能材料是一种可以吸收和释放热量的储能材料，它可以在温度变化时吸收或释放大量的热量，从而实现热能的储存和利用。
相变储能材料广泛应用于太阳能储能系统、风能储能系统、电网储能系统等领域，可以提高可再生能源的利用效率，减少能源浪费，具有重要的环保和经济意义。
三、相变散热材料。
相变散热材料是一种可以吸收和释放热量的散热材料，它可以在温度变化时吸收或释放大量的热量，从而实现热能的散热和利用。
相变散热材料广泛应用于汽车发动机散热系统、电子产品散热系统、工业生产散热系统等领域，可以提高散热效率，延长设备使用寿命，具有重要的技术和经济价值。
四、相变储存材料。
相变储存材料是一种可以吸收和释放热量的储存材料，它可以在温度变化时吸收或释放大量的热量，从而实现热能的储存和利用。
相变储存材料广泛应用于冷藏冷冻系统、医药储存系统、食品储存系统等领域，可以提高储存效率，延长产品保质期，具有重要的健康和安全意义。
总之，相变材料具有重要的应用价值，可以在建筑、能源、环保、医疗等领域发挥重要作用，对于促进经济发展和改善人民生活具有重要意义。
希望相关领域的科研人员和工程师能够深入研究和开发相变材料，推动其应用和推广，为社会发展和人类福祉做出更大的贡献。
相变材料的分类相变材料主要包括无机PCM、有机PCM和复合PCM三类。
其中，无机类PCM主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等（熔融盐是盐的熔融态液体，通常说的熔融盐是指无机盐的熔融体。
）（结晶水合盐按我的理解就是含有结晶水的无机盐类）无水氯化钙（Calcium chloride anhydrous），为白色立方结晶或粉末，有强吸湿性，相对密度2.15,熔点775℃,沸点1935.5℃。
易溶于水和乙醇。
用于各种物质的干燥剂，此外还有马路防尘，土质改良剂，冷冻剂。
用于化学试剂、医药原料、食品添加剂、饲料添加剂及制造金属钙的原料。
也用于脱水剂、上桨剂、净水剂。
以下摘自“相变材料的研究与应用报告”无机类相变材料具有价格便宜、热导率较高、熔解热较大、密度大等特点，但在使用过程中具有腐蚀性，且容易发生“过冷”和“相分离”现象。
与无机类相比，有机类腐蚀性低，无“过冷”和“相分离”现象，但其密度小，导热率低。
近年来相变材料的应用主要体现在热缓冲和热储存。
两者的区别在于相变材料的导热率不同，热缓冲方面要求适当低的导热率（有机类）；热储存方面需要高导热率（无机类），以便热能的迅速储存和利用。
在建筑领域，利用相变材料可以有效地推迟温度波动通过建筑物的传播，提高建筑物的热惯性。
在太阳能领域，将组合相变材料用于吸热其模型，能够减少工质温度的波动，提高吸热气的效率。
在纺织行业中，在纺织纤维中添加微胶囊相变材料可以提高服装的保温性能，用于维持服装内温度的稳定。
在军事领域，将相变材料以涂料或遮障的像是用于军事目标上，通过改变、调节相变材料的组成、含量等，使其竟可能的吸收目标放出的热量，使军事目标的温度与周围环境温度相同。
以下摘自中国相变材料应用网：应用：相变材料在制冷工程中的运用：1．水冷式中央空调系统利用相变材料的节能应用2.无制冷机空调系统3．被动制冷式住宅空调补助系统相变材料在采暖工程中的运用：1．相变材料地板采暖装置2．相变材料热水器装置3．无能耗住宅采暖系统（温差大于10°C 的地区）4．相变材料与太阳能采暖系统相变材料在通信、电子工程中的运用：1．相变材料通信用电池保护外套2．相变材料野外恒温通信信号箱3．相变材料野外无人维护通信机房4. 相变材料电子器件散热器相变材料在民用工程中的运用：1．降低建筑物能耗的相变材料室内装修材料2．能提高体育馆，剧院，礼堂和餐馆能效的相变材料座椅。
3、相变材料种类相变材料1按照相变过程一般分为固—固相变、固—液相变、固—气相变和液—气相变。
由于后两种在相变过程中产生大量气体,相变材料体积变化大,尽管有较大的相变焓,但在实际应用中很少;固—液相变材料在应用中需要用特殊设备封装,一方面增加了传热热阻,另一方面增大了系统的体积和成本;固—固相变材料无需封装,但其相变潜热低。
相变材料按照化学成分通常分为无机类（结晶水合盐、熔融盐等）、有机类（石蜡类、酯酸类等）和复合类。
3.1无机相变材料无机相变材料2主要有单纯盐、碱金属与合金、高温熔化盐类和混合盐类等，无机相变材料具有较高的熔解热和固定的熔点等优点；但绝大多数无机相变材料具有腐蚀性，相变过程中存在过冷和相分离的缺点。
为防止无机相变材料的腐蚀性，蓄热系统必须采用不锈钢等特殊材料制造，从而增加了制造成本。
为抑制无机相变材料相变过程中的过冷和相分离，需通过大量试验研究，寻求好的成核剂和稳定剂。
下面是部分熔融盐材料-表13与无机水合盐材料-表24的各项参数。
表1相变熔融盐材料的热物性参数相变材料相变温度℃熔融盐溶解热K J/K g密度K g/d m3比热容/K J·(m o l·K)-1固液K2C O3898235 2.42114.2209.2 N a2C O3852290 2.53111.2189.5 N a O H320261 2.0559.685.9 L i O H471876 2.1149.786.7 L i2C O3720606 1.4395.3185.4表2 无机水合盐PCM的物性参数水合盐熔点℃熔融热J·g-1密度K g·m-3比热容/K J·K g-1·K-1固液Zn(NO3)2·6H2O36.1146.951954 1.34 2.26N a2S2O3·5H2O48.5208.801666 1.46 2.38 N a2H P O4·12H2O35.0278.841522 1.55 2.51C a C l2·6H2O29.7169.981560 1.46 1.13N a2S O4·10H2O32.4254.001458 1.76 3.313.3有机相变材料有机类相变材料2主要有石蜡类、高级脂肪酸类、聚烯烃、醇类等，具有固体成型性好，不易发生相分离及过冷现象，腐蚀性较小和性能稳定等优点；但有机物相变材料热导率较低。
相变保温材料相变保温材料是一种新型的保温材料，它通过利用物质的相变过程来实现保温效果。
相变材料在低温条件下可以吸收大量的热量并保持稳定的温度，当环境温度下降或需要释放热量时，相变材料就会释放所吸收的热量，起到保温的效果。
相变材料可以分为两种类型：一种是固液相变材料，一种是固气相变材料。
固液相变材料主要是指蓄冷剂，它在温度较低的环境下吸收热量变为液态，当环境温度上升时，蓄冷剂又会释放热量变为固态。
固气相变材料则是指蓄热剂，它在温度较高的环境下吸收热量变为气态，当环境温度下降时，蓄热剂又会释放热量变为固态。
相变保温材料具有许多优点。
首先，它的保温效果非常好，可以有效地减少热量的传递，提高建筑物的节能性能。
其次，相变保温材料具有较长的使用寿命，可以多次进行相变反应而不会失效。
第三，相变材料可以在较短的时间内吸收或释放大量的热量，使建筑物的温度保持相对稳定，提高舒适度。
除了在建筑保温方面的应用，相变保温材料还可以用于其他领域。
例如，它可以用于电子产品的散热，通过吸收和释放热量来保持电子产品的温度在安全范围内。
此外，相变材料还可以应用于冷链物流行业，用于保持食品和药品的低温状态，减少能源消耗。
相变保温材料还可以用于太阳能热水器等领域，通过吸收和释放热量来提高太阳能的利用效率。
然而，相变保温材料也存在一些问题需要解决。
首先，相变材料的制备成本较高，目前在市场上的价格相对较高，限制了其大规模应用。
其次，相变材料的稳定性有待提高，特别是在长时间的使用过程中，可能会出现材料失效或性能下降的情况。
此外，相变材料的传热机制和性能的研究还不够深入，需要进一步研究和优化。
相变保温材料是一种具有广阔发展前景的新型材料，它可以在建筑、电子等领域发挥重要作用。
随着科技的进步和研究的深入，相变材料的性能将得到进一步的提高，成本将进一步降低，相信未来相变保温材料将在各个领域得到更广泛的应用。
相变材料分类相变材料是一类具有特殊物性的材料，通过在特定条件下的相变，展现出许多可控性高、响应速度快、耗能低等特点，广泛应用于电子器件、节能材料、新能源等领域。
根据相变过程可以分为以下几种类型的相变材料。
1. 相变温度分类相变温度是指材料在经过一定温度区间内从一种相态转变到另一种相态所必需的温度。
根据相变温度的不同，相变材料可以分为低温相变材料和高温相变材料。
低温相变材料，也称为低温相变储能材料，主要是指在室温下能够实现相变的材料，常见的有蜡、巯基等有机化合物以及金属合金等。
这些材料可以通过蓄热装置来吸收热能，在需要时释放热能，实现节能减排的目的。
高温相变材料指的是在相对较高温度下发生相变的材料，如形状记忆合金、热敏材料等。
这些材料具有形状记忆和热响应等特性，能够在一定的温度区间内自发发生相变并恢复原来的状态，具有很高的应用价值。
2. 相变类型分类相变类型是指材料在相变时，物理和化学性质的本质变化过程。
根据相变类型的不同，相变材料可以分为固-固相变材料、固-液相变材料、液-液相变材料等。
固-固相变材料是指在固相间发生结构相变的材料，常见的有形状记忆合金、压电材料等。
这些材料在外力刺激下，能够自发地恢复到原来的形态。
固-液相变材料是指在固液相间发生相变的材料，常见的有蜡、膨胀石墨等。
这些材料能够吸收热量，进入相变状态时温度不会升高，释放热量时温度也不会降低。
液-液相变材料是指在液相间发生相变的材料，常见的有热致可逆高分子材料、阻变材料等。
这些材料可以响应不同的刺激，如温度、电场、光线等，实现化学和物理性质的可控转变。
3. 功能分类相变材料还可以根据其功能进行分类，包括储能材料、传感材料、记忆材料等。
储能材料是指具有吸热或放热的特性，可以通过“吸热-储存-放热”循环过程来储存热量或释放热量的材料。
这些材料可以应用于冷却系统、季节性能源储存系统等。
传感材料是指能够根据物理或化学参数的变化而响应，并实现信息变换和传递的材料。
相变材料的特性与应用前景相变材料是一种神奇的材料，它具有漂亮的色彩、高效的性能和许多应用前景。
与传统材料相比，相变材料有着独特的特性，例如抗损耗，能量调节，存储信息和高速度设置等。
这些特性使得相变材料在众多领域有着广泛的应用前景。
一、相变材料的定义和基本原理相变材料是具有可逆相变特性的物质。
所谓相变，是指物质在经历温度、压力等条件改变时，从固体相转变为液态或气态，或者相反的过程。
基本原理是相变材料的固态和液态或气态状态，存在特定的物理或化学特性差异，在物理或化学外部作用下，产生结构、形状和物理性能变化的现象。
相变材料的基本分类可分为普通相变材料和电子相变材料。
普通相变材料表现为温度百度附近的相变特性和相应热响应；电子相变材料表现为电子密度在电场存在下发生改变的特殊材料。
其中，电子相变材料较为明显地表现出许多有用特征，例如高速度，抗磨损，高效能量调节，可加工成微型元件等。
二、相变材料的应用前景1. 电子存储与输入输出相变材料在电子存储和输入输出方面的应用有着广阔的前景。
相变材料可以作为非易失性存储器的热电存储单元，将能量直接转换为信息。
在低功耗应用中，相变材料的存储能力在可视化数据的输出上具有重要的优势。
2. 低功耗微电子器件设计由于相变材料的高速度，低功耗和可短时间开合，因此很适合提供微型电子器件。
在电路结构、数字电路和微型电视等方面，都可以应用相变材料作为开关，提供单元存储器和信息的读写能力等等。
相比传统材料，在移动设备、带宽满足、减轻负担等方面具有优越性。
3. 温度调节与储能相变材料不仅可以作为电子存储器和独立智能设备，也可以作为储能材料。
当相变材料处于过冷状态时，它的能量存储在固态结构中，当物体发生变化时，能量就被释放出来，使源源不断地供应能源。
这种热能储存的特性，可在太阳能、风能等可持续能源使用中提供完美解决方案。
4. 防辐射性及应用于太空机器人相变材料的防辐射特性使其应用范围扩大到太空科学领域。
相变材料目录简介相变材料(PCM - Phase Change Material)是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。
相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。
相变材料可分为有机（Organic）和无机(Inorganic) 相变材料。
亦可分为水合（Hydrated）相变材料和蜡质(Paraffin Wax)相变材料.我们最常见的相变材料非水莫属了，当温度低至0°C 时，水由液态变为固态（结冰）。
当温度高于0°C时水由固态变为液态（溶解）。
在结冰过程中吸入并储存了大量的冷能量，而在溶解过程中吸收大量的热能量。
冰的数量（体积）越大，溶解过程需要的时间越长。
这是相变材料的一个最典型的例子。
从以上的例子可看出，相变材料实际上可作为能量存储器。
这种特性在节能，温度控制等领域有着极大的意义。
因此，相变材料及其应用成为广泛的研究课题。
相变材料的蓄热机理与特点相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。
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，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。
在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。
物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，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。
相变材料的分类相变材料主要包括无机PCM、有机PCM和复合PCM三类。
其中，无机类PCM主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机类PCM主要包括石蜡、醋酸和其他有机物；近年来，复合相变储热材料应运而生，它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围。
因此，研制复合相变储热材料已成为储热材料领域的热点研究课题。
小空间内的相变材料是指在有限的空间内使用的能够实现相变（即从一个物态转变为另一个物态）的材料。
相变材料具有在相变过程中释放或吸收大量潜热的特性，可以在小空间内实现温度调节和能量储存等功能。
以下是几种在小空间内常用的相变材料：
1. 相变蜡：相变蜡是一种常见的相变材料，可以在特定温度范围内实现固液相变或液气相变。
相变蜡通常以小球或胶囊的形式封装，在需要时通过加热或降温来实现相变，释放或吸收热量。
2. 相变陶瓷：相变陶瓷是一种能够通过改变晶体结构实现相变的材料。
它可以在小空间内实现高温相变，具有高热容量和较快的相变速度，因此被广泛应用于热管理和能量储存领域。
3. 相变复合材料：相变复合材料是将相变材料与其他材料结合制成的复合材料。
通过调整相变材料的含量和分布，可以实现在小空间内的温度调节和热能储存。
例如，将相变蜡嵌入到微胶囊或纳米材料中，可以实现微型温度调节装置。
4. 相变纤维：相变纤维是一种利用相变材料制成的纤维状材料。
它具有柔软、可拉伸的特性，可以应用于纺织品、智能衣物等领域。
通
过在纤维中引入相变材料，可以实现温度调节和舒适性改善。
这些相变材料在小空间内的应用广泛，可以用于温度调节、热管理和能量储存等方面。
随着科技的不断发展，相变材料的应用也将进一步扩大。
为了提高热导率，相变材料装在浅而大的盘状容器中；也可以将PCM装入有导热流体包围的小圆柱管中；或者是壳管换热器的壳中。
部分填充PCM的蜂窝结构，以及将PCM置于球状的塑料容器中（即相变胶囊），很好的解决了相变时体积变化导致泄漏、导热面积减小引起热阻增大的问题。
组合相变材料直接接触的换热器固—固相变材料水和盐与不溶流体的使用，扰动解决了PCM的过冷和相隔离的问题，而且微/纳胶囊较大的面积/体积比，使得导热率加强。
材料在固态、液态、气态中发生转变的过程叫做相变。
材料在相变过程中，会放热或者吸热，而物体会维持恒温。
而这种特性为我们热控制带来了福音。
相变材料是由多组分构成的,包括主储剂、相变点调整剂、防过剂、防相分离剂、相变促进相变材料的分类：按照其相变过程可分为固——固相变、固——液相变、固——气相变和液——气相变材料四种，目前应用较多的是固——液相变材料。
按照其化学组成可分为无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。
无机相变材料包括结晶水合盐（可逆性不好）、熔融盐、金属合金等无机物;有机相变材料包括石蜡、羧酸、酯、多元醇等有机物;混合相变材料主要是有机和无机共融相变材料的混合物。
（多种相变材料混合可以获得合适的相变温度）三种各自的特点存在的问题：过冷、相分离、相变时体积变化、腐蚀容器、液相泄露；有机相变材料熔点低，易燃、导热率低。
近年来出现的产品：为解决固液相变时泄露和腐蚀，产生了胶囊相变材料，为增加表面积/体积比，微/纳米胶囊相变材料及其应用；定型相变材料综合了是将相变材料与高分子材料复合，既避免固-固相变材料潜热低的问题，又回避了固——液相变材料液体泄露的问题；金属泡沫相变材料等相变材料,应满足的要求有:合乎需要的相变温度;足够大的相变潜热;性能稳定,可反复使用;相变时的膨胀收缩性小;导热性好,相变速度快;相变可逆性好,原料廉价易得等。
改善相变材料导热性能的办法是，在相变材料中加人金属、陶瓷材料和热解石墨等导热系数高的填料，填料通常有以下结构形式:粉末、纤维、肋片及蜂窝；利用2种或者3种相变温度不同的材料按相变温度高低顺序进行放置，可得到合适的相变温度点，同时加快导热速度。
1)、添加粉末、纤维填料会导致导热系数增加程度有限。
例如，在石蜡中添加20%重量比的A1粉末，表观导热系数为0.48W/m"K，导热系数增加了不到3倍(原石蜡导热系数为0.15W/m"K);相变热控装置的温度均匀性难以保持。
在相变材料中添加粉末、纤维填料，很难保证填料始终均匀分布在相变材料中，长期运行会导致聚集、沉淀等不良后果，导致其强化传热性能逐渐降低，并使得相变热控装置的温度均匀性变差;2)、添加肋片、蜂窝填料会导致相变材料的充装性差。
使用填料增加相变材料导热性能，需保证相变材料的可充装性。
使用肋片、蜂窝填料时，由于每个肋片或蜂窝间没有空隙，相变材料充装时非常困难，只有采取打孔或预留空间等办法解决，但会影响装置的强度及传热性能，效果不好;肋片、蜂窝填料与相变热控装置壳体热阻大。
由于肋片、蜂窝坟料是由很薄的金属片制成，无法用焊接工艺将它和壳体金属板联接，只能采用胶粘的方法，显然，这将增加接触热阻，降低装置传热性能。
2002年，南京理工大学将高孔隙率通孔型泡沫铝或泡沫石墨等材料用于相变储热单元，设计、制造了高传热性能的相变储热装置(见图5所示)，试验侧试结果表明泡沫功能材料增加了相变材料的导热系数，提高了相变储热单元的传热性能，提高了相变热控装置的温度均匀性、可充装性及可靠性。
例如，孔隙率为92 %的泡沫铝与石蜡的组合表观导热系数可达5W/m.K以上，导热系数提高了30倍以上。
而且，由于所采用的泡沫铝为通孔型，且孔径在4mm以上，相变材料很容易充满整个装置，不会产生死角，泡沫铝相变热控装置充装性能好。
另外，由于泡沫铝的孔隙率大(92%以上)，相变传热装置使用的泡沫铝重量轻，用于航天器或行星登陆车热控将不会使相变装置的重量及储能量有太大变化[4]0应用和封装方面的总结（民用产品的启示，包括封装结构和预冷预热等）:储能利用，如用在建筑、太阳能热水器、工业废热利用、太阳帆板电池、功能工质、医用暖片作为散热器的中间部分，缓冲散热：1.对周期性的，间断性的大功率热载荷可以减小散热面2.与主动热控的强制对流、自然对流等措施结合（风扇排热或者液体工质散热），通过增加热容来增强热控系统的热控能力；若预先加热或者冷冻，可进一步提高其热控能力或者增加热控系统的安全系数。
即能承担更大的热载荷。
如大型电池的控温。
3.与热管结合使用，可将某一部分的废热用来控制其他部分的温度水平恒温控制:由于相变时温度维持在相变点，可实现对对温度敏感的电子元器件的精确控温航天服军事上隐身：通过隐藏设备温度，改变红外光谱，而起到隐形或者隐身的作用。
相变材料应用于航天领域利用相变材料熔化时吸收大量潜热、凝固时放出大量潜热的特性，由于相变热控装置只发生物理状态的转变、无运动部件且不消耗航天器能量、可靠性高，特别适用于航天器内周期性工作的大功率仪器设备或受周期性高热流影响的设备的温度控制。
可用于月球车间断性工作的电子设备，以保证月球车电子设备温度维持恒定，不受月球外表面的温度巨幅变化的影响，也不受月球车内仪器的发热变化的影响。
相变材料已成功应用于航天器热控领域，在行星登陆车上也有许多应用。
例如，在“阿波罗15号”飞船的月球车上，采用了三个相变材料装置，第一个装置是将相变材料与信号运算器和电池相连，月球车出动执行任务时，信号运算器产生的热量被相变材料吸收，使之熔化;月球车返回后，将相变材料储存的热量通过辐射器向空间发散，相变材料重新凝固，为下次出动执行任务做好准备。
第二、第三个装置将相变材料分别与驱控电子组件和月球通讯继电器连成一体。
月球车出动时，后者产生的热量由相变材料吸收，返回后通过百叶窗辐射器散热，为再次工作做好准备。
另外，相变材料用来保持阿波罗登月中宇航服系统的温度。
美国03 /05火星漫游车也应用了十二烷相变材料来控制锂电池的温度，该相变储热单元与可变热导LHP组合使用，火星登陆车的电池装在储热装置中，通过相变材料的熔化、凝固维持电池的温度水平川(见图4)。
相变控温的特点1.它属于吸收型被动温控，与常规散热型有很大的不同。
它不靠温差散热，因此不受外界环境温度变化的影响，使元件或设备始终稳定在需要的温度上。
尤其在大功率密度和要求低的平衡温度时，是常规散热无法解决的难题，而采用相变温控可迎刃而解。
在低气压或真空条件下需要散热的设备采用这种温控技术效果更好。
2.与主动温控比较，它不用电，没有运动部件，可用于振动、冲击、加速度等恶劣的力学条件下工作，可靠性很高。
3.在一定条件下，它可取代水冷和风冷进行散热，如对半导体致冷器件的热端温控，不用水冷或风冷，节水节电，具有较大的经济价值。
4.它在低温条件下(如一40℃)工作，它还储存热能，可使设备以极大的速率恢复到正常的工作温度。
5.它能周期性工作，长久使用。
6.在低的平衡温度条件下，它比热沉法散热器体积可缩小2.6倍左右;重量可减轻4.5倍左右。
7.工艺较复杂。
航天应用1.电子元器件组件的温控2.热能储存在电子组件的温控中，相变材料储存和释放能量的过程可以推广到热环境发生变化的航天器上。
例如一个沿着地球轨道飞行的卫星，会遇到出入地球阴影发生强烈变化的周期性热环境，在这种情况下，可用相变材料将太阳能储存起来，阻尼轨道周期中产生大的温度变化。
例如一个载人舱，在整个轨道中要求儿乎等温的条件，可用一层相变材料包络整个载人舱，吸收或释放轨道中太阳能，为舱内提供一个接近相变材料熔点的等温条件。
在无大气的行星或月球上着陆的航天器也会遇到强烈变化的热环境。
由于星体的自转，存在着白天和黑夜，又由于没有空气调节，白天黑夜温差很大。
着陆的航天器用相变材料屏蔽起来，白天储存太阳能，夜间放出能量用于保温，可使舱内人员和设备正常工作。
3.长距离温控实现长距离温控，可用热管将热源与中心相变材料温控系统连结起来，远距离的热源发出的热通过热管被相变材料吸收，这部分热又可用于其他部件的温控。
这种将废热又转变成有用能量的措施，对长距离空间航程是很有价值的。
4.精密仪器温控对于温度范围要求很严格的高敏感仪器，如制导和控制仪器中的导航陀螺，其温度精度必须维持在0.5k以内，才能保证正常工作。
采用相变材料进行温控可使这些仪器温度维持在一个很小的范围内。
5.孤立元件温控装在天线、航天器外边的帆板彬条上以及辐射器上的仪器，在结构上远离主航天器，对这些仪器或元件采取主动温控往往是不可能的或者是很困难的。
采用相变材料对这些部件进行温控则是很有效的。
并且使主飞行器和这些部件之间避免了使用热管、接热片等，可大大减轻重量并增加可靠性。
相变材料种类及优缺点比较：目前相变储能材料的复合方法有以下几种:胶囊型相变材料、与高分子材料复合制备定形相变材料、将相变材料吸附到多孔基质中相变储能材料使用存在的问题：耐久性、经济性、储能密度耐久性问题。
首先,相变材料在循环相变过程中热物理性质的退化。
其次,相变材料从基体材料中泄露出来,表现为在材料表面结霜。
再则,相变材料对基体材料的作用,在相变过程中产生的应力使得基体材料容易破坏相变贮热材料,尤其有机相变材料,往往存在热导率较低,导热性较差之不足；为解决固液相变材料液相泄露和无机盐对容器的腐蚀问题,把固液相变材料封闭在球形的胶囊中,Hawlader等以石蜡为相变材料,以阿拉伯胶囊体材料,制备了定形相变贮热材料；复合型相变贮热材料,相变温度可以根据需要来调节,兼具有无机相变材料和有机相变材料的种种优点,受到广泛的关注。
理想的固-液相变材料应具有以下性质:(1)熔化潜热高,从而在相变中能贮能或放出较多的热量;(2)相变温度适当,能满足需要;(3)固-液相变的可逆性好,能尽量避免过冷或过热现象;(4)固-液两相导热系数大;(5)固-液相变过程有较小的膨胀收缩性;(6)相变材料的密度大,比热容大;(7)无毒,无腐蚀性;(8)成本低,制造方便。
目前国内外研制的固-液相变材料主要有:(1)无机水合盐。
这类材料熔化热大,导热系数高,相变时体积变化小。
但由于它们的结晶水模数在相变中有变化,使得相变的可逆性变差,有过冷范围且有腐蚀性。
(2)有机物。
用作固-液相变的有机物常是一些醇、酸、高级烷烃等,由于官能团不同,它们在性质上相差很大。
有些材料具有合适的相变温度和较高的潜热,并且无毒、无腐蚀性。
但有些材料在高温或强氧化剂存在时会燃烧、分解等,因此要加以选择,以确保安全。
与显热储能相比,相变储能具有储能密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点,在航空航天、太阳能利用、采暖和空调、供电系统优化、医学工程、军事工程、蓄热建筑等众多领域具有重要的应用价值和广阔的前景。
