第2卷
第4
期 2013年7月 储 能 科 学 与 技 术 Energy Storage Science and Technology V ol.2 No.4Jul. 2013
进展与评述
定形相变材料的研究进展
汪 意1，杨 睿1，张寅平2，王 馨2
（1清华大学化学工程系，北京 100084；2清华大学建筑学院，北京 100084）
摘 要：定形相变材料是以聚合物为基体，相变物质分布在聚合物三维网状结构中的一种新型相变材料。定形相变材料在相变过程中表现为宏观固相、微观液相，支撑和力学性能优秀，不易泄漏，因其优良的加工性能和安全性能而受到广泛关注，并表现出了广阔的应用前景。本文综述了定形相变材料的制备、导热和阻燃性能等方面的研究进展，并从实验和模拟两方面综合评价了定形相变材料在建筑节能方面的使用性能，展望了定形相变材料的发展前景。
关键词：定形相变材料；聚合物；阻燃；导热；模拟 doi ：10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.004
中图分类号：O 631 文献标志码：A 文章编号：2095-4239（2013）04-362-07
Recent progress in shape-stabilized phase change materials
WANG Yi 1，YANG Rui 1，ZHANG Yinping 2，WANG Xin 2
（1Department of Chemical Engineering ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ；
2
Department of Building Science ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ）
Abstract ：Shape-stabilized phase change materials (SSPCM) uses polymer as a matrix with the phase change materials dispersed in the matrix. SSPCM shows a solid state macroscopically and hence possesses some salient features including excellent mechanical properties, good processability and high safety. This paper provides a review on the SSPCM, including preparation, thermal conductivity enhancement and flame retardation. An assessment is then made on the use of the materials with a specific focus on energy saving in buildings. Key words ：shape-stabilized phase change materials ；polymer ；flame retardation ；thermal conductivity ；
simulation
随着经济的飞速发展，人们对于能源的需求也日益增加。化石能源的不可再生性和清洁能源的低利用率迫切要求我们提高能量的利用效率。为解决能量利用在空间和时间上的不匹配，能源储存技术已成为重要的技术手段而广泛应用于建筑、军事、纺织、工业废热余热利用、电子产品热保护、航空
航天等领域[1]
。
在众多的能源储存技术中，相变储能因其储存
收稿日期：2013-04-20；修改稿日期：2013-05-10。 第一作者：汪意（1988—），男，硕士研究生，研究方向为定形相变材料，E-mail ：skyret@https://www.doczj.com/doc/7018465325.html, ；通讯联系人：杨睿，副教授，博士生导师，主要研究方向为潜热型储能换热材料、高分子材料的降解与老化、高分子材料的表征，E-mail ：yangr@https://www.doczj.com/doc/7018465325.html, 。
能量大、储能密度高、相变过程中温度恒定等诸多优点而受到了广泛的关注和研究。根据相变机理，可将相变储能材料分为固-固、固-气、液-气、固-液四类[2]
，其中固-液相变材料因其在相变前后体积变化小、相变温度范围广、相变潜热大、稳定性好而成为近年来相变材料研究的热点。但是由于固-液相变材料在相变过程中会出现液相，易发生泄漏，故需封装使用，而解决这些问题的途径之一就是发展定形相变材料。
定形相变材料一般由基体和相变材料组成，目前应用较多的基体为聚合物，固-液相变物质分散在聚合物的三维结构中而形成宏观上呈固态并具有一
智能复合材料最新研究进展与发展趋势 1.绪论 智能复合材料是一类能感知环境变化，通过自我判断得出结论，并自主执行相应指令的材料，仅能感知和判断但不能自主执行的材料也归入此范畴，通常称为机敏复合材料。智能复合材料由于具备了生命智能的三要素：感知功能(监测应力、应变、压力、温度、损伤) 、判断决策功能(自我处理信息、判别原因、得出结论) 和执行功能(损伤的自愈合和自我改变应力应变分布、结构阻尼、固有频率等结构特性) ，集合了传感、控制和驱动功能，能适时感知和响应外界环境变化，作出判断，发出指令，并执行和完成动作，使材料具有类似生命的自检测、自诊断、自监控、自愈合及自适应能力，是复合材料技术的重要发展。它兼具结构材料和功能材料的双重特性。 在一般工程结构领域，智能复合材料主要通过改变自身的力学特性和形状来实现结构性态的控制。具体说就是通过改变结构的刚度、频率、外形等方面的特性，来抑制振动、避免共振、改善局部性能、提高强度和韧性、优化外形、减少阻力等。在生物医学领域，智能复合材料可以用于制造生物替代材料和生物传感器。在航空航天领域，智能复合材料已实际应用于飞机制造业并取得了很好的效果，航天飞行器上也已经使用了具有自适应性能的智能复合材料。智能复合材料在土木工程领域中发展也十分迅速。如将纤维增强聚合物（FRP）与光纤光栅（OFBG）复合形成的FRP—OFBG 复合筋大大提高了光纤光栅的耐久性。将这种复合筋埋入混凝土中，可以有效地检测混凝土的裂纹和强度，而且它可以根据需要加工成任意尺寸，十分适于工业化生产。本文阐述了近年来发展起来的形状记忆、压电等几种智能复合材料与结构的研究和应用现状，同时展望了其应用前景。 2.形状记忆聚合物（Shape-Memory Polymer）智能复合材料的研究 形状记忆聚合物（SMP）是通过对聚合物进行分子组合和改性，使它们在一定条件下，被赋予一定的形状（起始态），当外部条件发生变化时，它可相应地改变形状并将其固定变形态。如果外部环境以特定的方式和规律再次发生变化，它们能可逆地恢复至起始态。至此，完成“记忆起始态→固定变形态→恢复起始态”的循环，聚合物的这种特性称为材料的记忆效应。形状记忆聚合物的形变量最大可为200％，是可变形飞行器
上海大学2011-2012学年 秋 季学期研究生课程考试 小论文 课程名称： 先进功能材料 课程编号： 102004812 论文题目： 相变储能材料综述 成绩： __________________ 任课教师： ________________________________ 评阅日期： __________ 研究生姓名： 魏敏 _______________ 论文评语： 学号：11721590
相变储能材料综述 魏敏 上海大学 材料科学与工程学院 摘要: 相变储能材料就是将暂时不用的能量储存起来，到需要时再释放， 从而缓解能量需求的矛盾， 节约能 源。本文概述了相变储能的原理、种类和特点、制备方法、性能要求以及在建筑中应用，并指出当前应用 相变储能材料存在的问题以及新的发展方向。 关键词： 相变材料；储能；建筑；节能； 引言 近年来， 当今社会能源短缺及环境污染成为我们所面临的重要难题。 开发利用可再生能 源对节能和环保具有重要的现实意义。 开发新能源提高能源利用率已成为工业发展的重要课 题。因此，相变储能材料（ phase change material ）成为国内外能源利用和材料科学方面 的研究热点。 相变储能技术可以解决能量供求在时间和空间上不匹配矛盾， 也就是可以在能 量多时可以储能， 在需要时释放出来， 从而提高能源利用率。 一些发达国家在推广应用相对 比较成熟的储能技术和储能材料， 以期待不断提高技术性、 经济性和可靠性。 我国也在这方 面进行了积极的研究 [1-3] 。 相变储能材料介绍 相变储能原理 相变储能材料是指在其物相变化过程中， （冷） 量，从而达到能量储存和释放的目的。 率的设施， 同时由于其相变温度近似恒定， 次 重复使用。 作为为相变材料一般须满足以下要求 组分材料不易挥发和分解；对多组分材料 无毒、无腐蚀、不易燃易爆 , 且价格低廉； 不同状态间转化 时 , 材料体积变化要小 [1] 可以从环境中吸收热 （冷） 量或向环境放出热 利用此特性不仅可以制造出各种提高能源利用 可以用来调整控制周围环境的温度， 并且可以多 : 储能密度大；能源的转换效率高；稳定性好；单 , 则要求各组分间结合牢固； 不会发生离析现象； 导热 系数大 , 以便能量可以及时地储存或取出；
3.1.3 材料均匀性 我们分别在两个定形相变材料试样（组成材料一样，石蜡所占百分比不同）的4个不同部位分别取样进行DSC分析，得结果见图2，从图中我们可以看出同一试样不同部位相变潜热值差别不大，差别在10%以内，说明定形相变材料中石蜡分布较均匀。 3．1．4 潜热测定及石蜡掺混比临界值讨论 图2 试样不同部位潜热值测试结果 图3 60#石蜡DSC测试曲线 图4 定形相变材料（石蜡占70wt%）DSC测试曲线 图5 定形相变材料（石蜡占90%）DSC曲线 图6 不同比例石蜡的定形相变材料的潜热测试值 从60#石蜡DSC测试曲线（图3）可以看出，60#石蜡有两个相变峰，每个相变峰出现在40℃附近，较小，第二个相变峰出现在60℃，较大。从定形相变材料的DSC曲线（图4，5）中同样可以看到这两个相变峰，聚乙烯熔融的峰出现在120℃附近。可以看到两者的温度差约为60℃，能够保证在定形相变材料中石蜡发生相转变由固态变成液态时，聚乙烯能支撑结构使得材
料形态不变。由DSC测得的相变热和用石蜡所占百分比概算得的结果差别不大。图6为含不同比例的石蜡的定形相变材料的潜热，石蜡含量在70%～90%之间，材料的相变热在130～175kJ/kg，可以看出潜热值随石蜡所占比例增加近似线性增加。为了实现支撑材料的对整体结构的支撑作用，支撑材料在定形相变材料中所占比例应有一个下限，即石蜡所占比例有一个上限，在制备定形相变材料时，石蜡比例达到90%时，定形相变材料有一些渗出现象，所以石蜡在定形相变材料所占质量百分比的不宜大于90%。 3．1．5其他 用HDPE和60#石蜡混和，石蜡掺混比达到80wt%时，定形相变材料性能较好，材料潜热测量值达到144.4kJ/kg。 3．2 扫描电子显微镜分析结果 利用扫描电子显微镜对用低压聚乙烯和60#半精炬石蜡（熔点60～62℃）制成的定形相变材料进行了结构分析。对定形相变材料的脆断面进行了拍照观察，然后用有机溶剂溶去石蜡对HDPE构架进行了观察。 图7 定形相变材料扫描电镜结果（1500倍） 图8 定形相变材料扫描电镜结果（3000倍）
中国科学技术大学 硕士学位论文 导热增强型定形相变材料的研制及其在建筑储能中的应用 姓名：张荣明 申请学位级别：硕士 专业：制冷与低温工程 指导教师：程文龙 2011-05
摘 要 利用相变材料的相变潜热进行蓄热或蓄冷，温度变化小、储能密度大，对于解决能量供给和需求失配矛盾、提高能源利用效率等问题都具有重要作用，在建筑节能、太阳能利用、工业余热和废热回收等领域有着广阔的应用前景。然而，相变储能技术的应用仍存在着两个问题：固-液相变过程中的液态流动性和热导率低下。近年来，国内外研究者提出采用微胶囊相变储热材料和定形相变材料来解决固-液相变过程中液态流动的问题，但是目前还没有有效方法来解决其热导率偏低问题。这必然会对相变材料的传热特性造成不利影响，使得储能利用率低下。针对上述问题，本文研究了导热增强型定形相变材料的制备方法和批量生产工艺，并对利用导热增强型定形相变材料储能的地板辐射采暖系统进行了实验研究和分析。 本文首先对导热增强型定形相变材料的制备方法进行了研究。提出了采用膨胀石墨作为导热增强剂来提高定形相变材料热导率的方法，并通过自建的实验装置，制备出基于石蜡/高密度聚乙烯复合相变材料的新型导热增强型定形相变材料。通过对其热物性的测量显示，当膨胀石墨的含量为4.6%，其热导率为1.30 W·m-1·K-1，是常规定形相变材料的4倍以上，远远高于其他导热增强剂的强化效果，由于添加膨胀石墨的量较少，其对定形相变材料的潜热影响较小，对相变温度也几乎没有影响；另外，该定形相变材料分布均匀，且具有良好的强度。 通过调节固体石蜡与液体石蜡的混合比，获得了具有适宜相变温度的相变储能材料，并将该材料作为地板储能系统的相变介质。在实验室制备方法的基础上，研究了导热增强型定形相变材料的中试生产工艺，通过2吨导热增强型定形相变材料的中试生产，证明了利用该工艺，可以进行导热增强型定形相变材料的批量生产。 最后，对利用新型导热增强型定形相变材料储能的地板辐射采暖系统进行了实验研究。利用导热增强型定形相变材料，建立了相变储能式地板辐射采暖的实验房，作为对比，本文还建立了无储能式地板采暖和空调采暖的对比实验房，并在一个采暖季内对其运行特性进行了实验研究。研究结果表明，采用导热增强型相变储能式地板采暖系统时，仅利用夜间电力便可满足全天的采暖需求，室内温度保持在16℃左右，且分布均匀，变化平缓，较其他采暖方式有着更好的舒适性。而在保持室温基本相同的条件下，采用该采暖系统的运行费用要远远低于采用无储能式地板采暖与空调采暖。随着峰谷电价比的增长，其经济节能效益更加明显。 关键词：导热增强型定形相变材料膨胀石墨热导率相变温度潜热地板辐射采暖室温
《复合材料学》课程论文 题目：磁电复合材料的研究进展 学生姓名：李名敏 学号： 051002109 学院：化学工程学院 专业班级：材料化学101 电子邮箱： 904721996@https://www.doczj.com/doc/7018465325.html, 2013年 6 月
磁电复合材料的研究进展 摘要：本文介绍磁电复合材料的研究现状和合成工艺，讨论了磁电复合材料性能的影响因素，最后提出了其目前存在的问题及对今后的展望。 关键词：磁电复合材料铁电相铁磁相纳米材料合成工艺性能 1 引言 材料在外加磁场作用下产生自发极化或者在外加电场作用下感生磁化强度的效应称为磁电效应，具有磁电效应的材料称为磁电材料[1]。而磁电复合材料，它由两种单相材料—铁电相与铁磁相经一定方法复合而成。磁电复合材料的磁电转换功能是通过铁电相与铁磁相的乘积效应实现的, 这种乘积效应即磁电效应。磁电复合材料不仅具有前者的压电效应和后者的磁致伸缩效应，而且还能产生出新的磁电转换效应。这种材料能够直接将磁场转换成电场，也可以把电场直接转换为磁场。这种不同能量场之间的转换一步而成，不需要额外的设备，因此转换效率高、易操作。磁电复合材料不但具有较高的尼尔和居里温度，磁电转换系数大等诸多优点，而且还可被用于微波、高压输电、宽波段磁探测，磁场感应器等领域，尤其是在微波泄露、高压输电系统中的电流测量方面有着很突出的优势。此外，磁电复合材料在智能滤波器、磁电传感器、电磁传感器等领域也潜在着巨大的的应用前景[2]。目前, 磁电复合材料作为一种非常重要的功能材料，已成为当今铁电、铁磁功能材料领域的一个新的研究热点。 2 磁电复合材料的研究现状 2.1 磁电复合材料的历史 1894年法国物理学家居里首先提出并证明了一个不对称的分子体在外加磁场的影响下有可能直接被极化，磁电材料概念就此被提出。随后，一些科学家又指出了从对称性角度来考虑，在磁有序晶体中可能存在与磁场强度成正比的电极化以及与电场强度成正比的磁极化即线性磁电效应。直到20世纪80年代，已经发现50多种具有磁电效应的化合物，以及几十种具有此性能的固溶体。虽然发现了一系列具有磁电效应的单相材料，而这类材料虽然既具有铁电性(或反铁电性)，又具有铁磁性(或反铁磁性)，然而这些材料的居里温度大都远远低于室温，并且只有在居里温度以下这些材料才会表现出微弱的磁电效应。当环境温度上升到居里温度以上时，磁电系数就迅速下降为零，磁电效应也就随之消失。因此，难以利用单相磁电材料开发出具有实际应用价值的器件。这些局限性使得材料科学工作者们又将目光转移到复合材料上，Van Suchtelen首先提出通过复合材料的乘积效应来获得磁电效应，为制备高性能磁电材料开辟了一条新途径。1978
相变蓄热技术在热泵中的应用 汪南，杨硕，朱冬生 （华南理工大学化学与化工学院传热强化与过程节能教育部重点实验室，广州， 510640） 摘要：本文综述了蓄热技术的研究进展及其在热泵中的应用，并重点介绍了一种相变蓄热式热泵热水器，最后对这种技术的发展进行了展望。 关键词：蓄热相变热泵热水器 0 前言 能源是一个国家经济增长和社会发展的重要物质基础，随着人类对能源的需求量不断增大，能源问题越来越引起人们的重视。但是，大多数能源存在间断性和不稳定性的特点，导致大量热能在时间与空间匹配上的不平衡性，从而使得一方面能源短缺，另一方面又有大量余热被白白浪费。因此，合理利用能源、提高能源利用率是当务之急。 蓄能技术就是采用适当的方式，利用特定的装置，将暂时不用的或者多余的热能通过一定的储能材料储存起来，等到需要时再利用的方法，是提高能源利用效率和保护环境的重要技术。相变蓄热技术在太阳能、工业余热、废热利用以及电力调峰等方面具有很大的潜在应用优势，近年来引起了众多科研工作者的重视。 1 蓄热技术的研究进展 1983年，美国Telkes博士在蓄热技术方面做了大量工作[1]。她对水合盐，尤其是十水硫酸钠(Na2S04?10H2O)进行了长期的研究，对Na2S04?10H2O的相变寿命进行了多达1000次的实验，并预测该材料可相变2000次，并在马萨诸塞州建起了世界上第一座PCM被动太阳房。20世纪70年代早期，日本三菱电子公司和东京电力公司联合进行了用于采暖和制冷系统的相变材料的研究，他们研究了水合硝酸盐、磷酸盐、氟化物和氯化钙。在相变材料应用方面，他们特别强调制冷和空调系统中的储能。东京科技大学工业和工程化学系的Yoneda等人研究了一系列可用于建筑物取暖的硝酸共晶水合盐，从中筛选出性能较好的MgCl2?6H20和Mg(NO3)2?6H2O共晶盐(熔点59.1℃)。位于Ibaraki的电子技术实验室对相变温度范围为200～300℃的硝酸盐及它们的共晶混合物进行了研究。德国GawronK和Schroder J在对-65～0℃的温度范围内相变性能的研究后，推荐在储冷中采用NaF-H20共晶盐(-3.5℃)；在低温储热或热泵应用中采用KF?4H20；在建筑物采暖系统中，采用CaCl2?6H20(29℃)或Na2HP04(35℃)。Krichel绘制了大量PCMs的物性图表。他认为石蜡、水合盐和包合盐(elath-rate)是100℃以下储能用相变材料的最佳候选材料。 我国对蓄热相变的理论和应用也进行了广泛的研究[2-9]，中国科学技术大学从1978年开始进行相变储热的研究，陈则韶、葛新石、张寅平等人[10～12]在相变材料热物性测定和相变过程导热分析方面做了大量工作，申请了多项专利。1983年，华中师范大学阮德水等[13]对典型的无机水合盐Na2S04?10H2O
高温相变材料的研究进展和应用 摘要：随着全球性能源与环境的不断恶化，能源充分利用和新能源开发成为业界关注的重点。相变储热是利用相变材料在其物相变化过程中从环境吸收热(冷)量或向环境释放热(冷)量，从而达到能量的储存或释放的目的，并能与新能源结合应用。分析了高温相变材料的种类和各自特点，介绍了其在各行各业的应用情况，并对高温相变材料的未来发展进行了展望。 关键词：相变材料；储热材料；相变 1引言 物质相变过程是一个等温或近似等温过程，在这个过程中伴随有能量的吸收或释放。相变储热是利用相变材料在其相变过程中，从环境吸收或释放热量，达到储能或放能的目的。高温相变材料具有相变温度高，储热容量大，储热密度高等特点，它的使用能提高能源利用效率，有效保护环境，目前已在太阳能热利用、电力的“移峰填谷”、余热或废热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域得到了广泛的应用。现阶段 ,人们关心比较多的新能源是太阳能 ,但是太阳能利用和废热回收存在时间和空间上的不匹配的问题。相变储能材料可以从环境中吸收能量和向环境释放能量 ,较好地解决了能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾 ,有效地提高了能量的利用率。同时相变储能材料在相变过程中温度基本上保持恒定 ,能够用于调控周围环境的温度 ,并且能重复使用。相变储能材料的这些特性使得其在电力“移峰填谷”、工业与民用建筑和空调的节能、纺织品以及军事等领域有着广泛的应用前景。 2相变储热技术
储热方法通常有3种：显热储热、化学反应储热和潜热储热(相变储热)。相变储热可以实现能量供应与人们需求在时间和空间达到一致的目的，又具有节能降耗的作用。相变储热材料按相变方式一般分为4类：固—固相变、固—液相变、固—气相变及液—气相变材料圈；按相变温度范围可分为高温、中温和低温储热材料；按材料的组成成分可分为无机类和有机类(包括高分子类)储热材料。由于固一气相变材料相变时体积变化太大，使用时需要很多的复杂装置，在实际应用中很少采用。相变储热材料在储热、放热过程中，温度波动范围很小，材料近似恒温，故可控制温度。其储热容量大，储热密度高，单位质量、单位体积的储热量要远远超过显热储热材料；且较之于化学反应储热，相变储热具有设备简单、体积小、设计灵活、使用方便等优势。 3高温相变储热材料 3.1高温固—液相变材料 固—液相变材料是指在温度高于相变点时物相由固相变为液相，吸收热量当温度下降时物相又由液相变为固相，放出热量的一类相变材料。目前固—液相变材料主要包括结晶无机物类和有机物类2种。无机盐高温相变材料主要为高温熔融盐、部分碱、混合盐。高温熔融盐主要有氟化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐等。它们具有较高的相变温度，从几百摄氏度至几千摄氏度，因而相变潜热较大。例如LiH相对分子质量小而熔化热大(2 840 J／g)。碱的比热容高，熔化热大，稳定性好，在高温下蒸气压力很低，且价格便宜，也是一种较好的中高温储能物质。例如NaOH在287℃和318℃均有相变，比潜热达330 J／g，在美国和日本已试用于采暖和制冷工程领域。混合盐熔化热大，熔化时体积变化小，传热较好，其最大优点是熔融温度可调，可以根据需要把不同的盐配制成相变温度从几百摄氏度
复合材料的最新研究进展 季益萍1, 杨云辉2 1天津工业大学先进纺织复合材料天津市重点实验室 2天津工业大学计算机技术与自动化学院, （300160） thymeping@https://www.doczj.com/doc/7018465325.html, 摘要：本文主要介绍了当前复合材料的最新发展情况，主要集中在复合材料的增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面。希望能抛砖引玉，激发研究人员更有价值的创意。 关键词：复合材料，最新进展 1. 引言 人类社会正面临着诸多的问题和需求，如矿物能源、资源的枯竭、环境问题、信息技术以及生活质量等，这推动了复合材料的发展，也促进了各种高新技术的发展。但目前人们已不仅仅局限于新材料的创造、发现和应用上，科学研究已进入一个各种材料综合使用的新阶段，即向着按预定的性能或功能设计新材料的方向发展。并且，在复合材料性能取得飞速发展的同时，其应用领域不断拓宽，性能持续优化，加工工艺不断改善，成本不断降低。 复合材料的独特之处在于其可提供单一材料难以拥有的性能，其最大的优势是赋予材料可剪切性，从而优化设计每个特定技术要求的产品，最大限度地保证产品的可靠性、减轻重量和降低成本。近年以来，复合材料在加工领域中取得了一系列重要的进展，由于计算机辅助设计工具的介入和先进加工技术的开发，使复合材料的市场竞争力有了很大的提高，应用领域不断扩大，除用于结构复合材料外，还大量的进入了功能材料市场。我们观察到，复合材料的发展趋势是[1]： （1）进一步提高结构型先进复合材料的性能； （2）深入了解和控制复合材料的界面问题； （3）建立健全复合材料的复合材料力学； （4）复合材料结构设计的智能化； （5）加强功能复合材料的研究。 近年来，复合材料在增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面研究较多，并且不断有新的市场应用，能够代表复合材料的最新发展方向。 2. 增强纤维环保化[2] 目前，增强纤维的发展趋势主要是强度、模量和断裂伸长的提高。但随着全球环保意识的风行，复合材料产品也逐渐受到环保方面要求的压力，尤其欧洲地区已有相关规定，热固性复材产品由于无法回收再利用而不易销往欧洲。在树脂之外，复材产品中的增强纤维迄今绝大部分都是无法回收再利用的，包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶等，全都是如此。 最近有一种新型增强纤维－玄武岩纤维(Basalt Filament)，是由火山岩石所提炼而成的，堪称100% 天然且环保，预期在不久的未来，将会取代相当比例的各种纤维，而加入复合 - 1 -
相变储能材料及其应用 物质的存在通常认为有三态，物质从一种状态变到另一种状态叫相变。相变的形式有以下四种：(1)固—液相变；(2)液—汽相变；(3)固—汽（4）固-固相变。相变过程个伴有能量的吸收或释放，我们就可以利用相变过程中有能量的吸收和释放的现象，利用相变材料来存储能量。比如用冰贮冷，冬天，在寒冷的地区，人们从湖面、河面冻结的厚冰层中获取冰块，贮存于“冰屋”中，利月锯末隔热、冰块可 )、溶 过冷和析出两大问题。所谓过冷是指当液态物质冷却到“凝固点”时并不结晶，而须冷却到“凝固点”以下一定温度时方开始结晶；而析出现象指在加热过程中，结晶水融化，此时盐溶解在水中形成溶液。结晶水合盐的代表有芒硝、六水氯化钙、 六水氯化镁、镁硝石等 （2）石蜡：石蜡主要由直链院烃混合而成，可用通式C n H2n+2表示，短链烷烃熔
点较低，但链增长熔点开始增长较快，而后逐渐减慢。随着链的增长，烷烃的熔解热也增大，由于空间的影响，奇数和偶数碳原子的烷烃有所不同，偶数碳原子烷烃的同系物有较高的熔解热，链更长时熔解热趋于相等。在C7H16以上的奇数烷烃和在C20H44以上的偶数烷烃在7℃一22℃范围内会产生两次相变： （1）低温的固-固转变，它是链围绕长轴旋转形成的； -固 3、有机-无机混合物 带有乙酰胺的有机和天机低共熔混合物具有较为优异的特性，而乙酰胺的熔点为80℃，潜热相当大，为251.2KJ/kg，且比较便宜。 此外乙酰胺本身及其与有机酸和盐类的低共熔混合物的化学和动力学性质都很好。乙酰胺的毒性很低。但是乙酰胺对某些塑料具有溶解作用，故在容器选择上应
谨慎小心，最好选用搪瓷或玻璃类容器。此类箱变材料也是在日常生活用品开发中 很有前途的一类。 储热相变材料的遴选原则： 作为贮热(冷)的相变材料，它们灾满足的条件是： (1)合适的相变温度； (2)较大的相变潜热； 储热相变材料的应用涉及面根广，但大致分为以下几个方面：集中空调的相变贮能系统，相变节能建筑材料和构件，相变储热在太阳能领域的应用，热电冷(或热电)联供系统中的相变储能，利出工业废热的相空贮热系统，相变日用品开发。随着相变材料基础和应用研究的不断断深入(包括新的相变材料的涌现)，相变材料应用的 深度和广度都将不断拓展。
第2卷 第4 期 2013年7月 储 能 科 学 与 技 术 Energy Storage Science and Technology V ol.2 No.4Jul. 2013 进展与评述 定形相变材料的研究进展 汪 意1，杨 睿1，张寅平2，王 馨2 （1清华大学化学工程系，北京 100084；2清华大学建筑学院，北京 100084） 摘 要：定形相变材料是以聚合物为基体，相变物质分布在聚合物三维网状结构中的一种新型相变材料。定形相变材料在相变过程中表现为宏观固相、微观液相，支撑和力学性能优秀，不易泄漏，因其优良的加工性能和安全性能而受到广泛关注，并表现出了广阔的应用前景。本文综述了定形相变材料的制备、导热和阻燃性能等方面的研究进展，并从实验和模拟两方面综合评价了定形相变材料在建筑节能方面的使用性能，展望了定形相变材料的发展前景。 关键词：定形相变材料；聚合物；阻燃；导热；模拟 doi ：10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.004 中图分类号：O 631 文献标志码：A 文章编号：2095-4239（2013）04-362-07 Recent progress in shape-stabilized phase change materials WANG Yi 1，YANG Rui 1，ZHANG Yinping 2，WANG Xin 2 （1Department of Chemical Engineering ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ； 2 Department of Building Science ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ） Abstract ：Shape-stabilized phase change materials (SSPCM) uses polymer as a matrix with the phase change materials dispersed in the matrix. SSPCM shows a solid state macroscopically and hence possesses some salient features including excellent mechanical properties, good processability and high safety. This paper provides a review on the SSPCM, including preparation, thermal conductivity enhancement and flame retardation. An assessment is then made on the use of the materials with a specific focus on energy saving in buildings. Key words ：shape-stabilized phase change materials ；polymer ；flame retardation ；thermal conductivity ； simulation 随着经济的飞速发展，人们对于能源的需求也日益增加。化石能源的不可再生性和清洁能源的低利用率迫切要求我们提高能量的利用效率。为解决能量利用在空间和时间上的不匹配，能源储存技术已成为重要的技术手段而广泛应用于建筑、军事、纺织、工业废热余热利用、电子产品热保护、航空 航天等领域[1] 。 在众多的能源储存技术中，相变储能因其储存 收稿日期：2013-04-20；修改稿日期：2013-05-10。 第一作者：汪意（1988—），男，硕士研究生，研究方向为定形相变材料，E-mail ：skyret@https://www.doczj.com/doc/7018465325.html, ；通讯联系人：杨睿，副教授，博士生导师，主要研究方向为潜热型储能换热材料、高分子材料的降解与老化、高分子材料的表征，E-mail ：yangr@https://www.doczj.com/doc/7018465325.html, 。 能量大、储能密度高、相变过程中温度恒定等诸多优点而受到了广泛的关注和研究。根据相变机理，可将相变储能材料分为固-固、固-气、液-气、固-液四类[2] ，其中固-液相变材料因其在相变前后体积变化小、相变温度范围广、相变潜热大、稳定性好而成为近年来相变材料研究的热点。但是由于固-液相变材料在相变过程中会出现液相，易发生泄漏，故需封装使用，而解决这些问题的途径之一就是发展定形相变材料。 定形相变材料一般由基体和相变材料组成，目前应用较多的基体为聚合物，固-液相变物质分散在聚合物的三维结构中而形成宏观上呈固态并具有一
复合定形蓄能相变材料的研究进展 仝仓, 李祥立 （大连理工大学建设工程学部, 辽宁啊，大连116024） 摘要：简述了复合定形蓄能相变材料的分类，着重讨论了熔融共混法、物理吸附法、压制烧结法、接枝共聚法、微胶囊化法、原位插层法、溶胶—凝胶法等七种主要制备复合定形蓄能相变材料方法，分析了各种方法的优势和存在的问题，并指出各种方法适用于制备的相变材料类型。此外提出了复合定形相变材料的发展方向，可作为研究和工程应用的参考。 关键词：定形相变材料制备方法 1.引言： 蓄能技术的发展解决了热能供需时间和空间失配的矛盾，提高了能源利用率。相变蓄能材料从上个世纪70年代在工业和新能源领域受到重视后发展到现在，新型材料和制备方法不断涌现，其中高温相变蓄能材料已经在航空航天、热机、磁流体发电、太阳能等领域得到了应用；而中低温相变蓄能材料应用于绿色建筑、余热回收、太阳能热储存、空？、保暖服装、电子设备等领域。蓄能技术按工作介质所处状态分为显热蓄能技术、潜热蓄能技术和热化学蓄能技术[1]，其中以相变蓄能材料（PCMs：phase change materials）为支撑的潜热蓄能技术，具有储能密度大，温度恒定，体积小，性能稳定等优点，是当前国内外学者研究热点之一。相变材料按相变方式可分为固—固PCMs、固—液PCMs、固—气PCMs、液—气PCMs。后两者在相变过程中体积变化较大，且有气体产生，不符合实际工程要求；前两者则包括熔融盐，金属合金，结晶水合盐，多元醇，脂肪酸，石蜡等，但其中大部分材料都有一个共同的缺陷：相变过程中有液相产生，会造成原材料的泄漏，腐蚀容器，污染工作环境，从而导致储热效率，安全系数大幅降低等一系列问题。通过研发合适的复合定形储能材料，既可以解决液相泄漏的问题，又在一定程度上调节材料的相变温度，提高其热传导率，使其更好的满足工程需要。 2.复合定形蓄能材料的主要制备方法 复合定形蓄能材料是指在固—固/固—液相变材料的基础上通过各种方法把有机物与有机物/无机物结合后制备的定形材料,一般包括工作质和载体。复合定形相变材料按照相变方式分为固—固相变蓄能材料和形状稳定的固—液相变蓄能材料[2]，按载体材料可分为聚合物基定形相变材料、无机多孔基定形相变材料、微胶囊定形相变材料、有机/无机纳米级定形相变材料等，其制备方法主要有以下几种：熔融共混法、物理吸附法、压制烧结法、接枝共聚
相变储能材料及其应用 物质从一种状态变到另一种状态叫物质的存在通常认为有三态，(3)(2)液—汽相变；相变。相变的形式有以下四种：(1)固—液相变；固相变。相变过程个伴有能量的吸收或释放，我们就）固-固—汽（4利用相变材料来存可以利用相变过程中有能量的吸收和释放的现象，储能量。比如用冰贮冷，冬天，在寒冷的地区，人们从湖面、河面冻结的厚冰层中获取冰块，贮存于“冰屋”中，利月锯末隔热、冰块可存放到夏季结束。这是冰块就可以起到现在冰箱的效果了。储能想变成材料一般而言，储热相变材料可以这么进行分类结晶水合盐（如 NaSO?10HO）22 4熔融盐 无机物金属（包括合金）其他无机类相变材料（如水） 石蜡 相变材料酯酸类有机物 其他有机 有机类与无机类相变材料的混合混合类
下面我们对相变储能材料进行逐一分析：液相变材料：-、固1．（1）结晶水合盐：结晶水合盐种类繁多，其熔点也从几度到几百度可供选择，其通式可以表达为AB?nHO。结晶水合盐通常是中、低2 温贮能相变材料中重要的一类，其特点是：使用范围广，价格较便宜、导热系数较大(与有机类相变材料相比)、溶解热较大、密度较大、体积贮热密度较大、一般呈中性。但此类相变材料通常存在过冷和析出两大问题。所谓过冷是指当液态物质冷却到“凝固点”时并不结晶，而须冷却到“凝固点”以下一定温度时方开始结晶；而析出现象指在加热过程中，结晶水融化，此时盐溶解在水中形成溶液。结晶水合盐的代表有芒硝、六水氯化钙、六水氯化镁、镁硝石等 （2）石蜡：石蜡主要由直链院烃混合而成，可用通式CHn表2n+2示，短链烷烃熔点较低，但链增长熔点开始增长较快，而后逐渐减慢。随着链的增长，烷烃的熔解热也增大，由于空间的影响，奇数和偶数碳原子的烷烃有所不同，偶数碳原子烷烃的同系物有较高的熔解热，链更长时熔解热趋于相等。在CH以上的奇数烷烃和在CH以上的4472016偶数烷烃在7℃一22℃范围内会产生两次相变： （1）低温的固-固转变，它是链围绕长轴旋转形成的； （2）高温的固-液相变，总潜热接近溶解热，它被看作贮热中可利用的热能。 这样就会使石蜡具有较高的相变潜热。 石蜡作为贮热相变材料的优点是：无过冷及析出现象，性能稳定，无毒，无腐浊性，价格便宜。缺点是导热系数小，密度小，单位体积贮
摘要：热能储存可以通过蓄热材料地冷却、加热、熔化、凝固.气化、化学反应等方式实现.它是一种平衡热能供需和使用地手段.热能储存按储热方式可分为三类，即显热储能、潜热储能和化学反应储热. 关键词：相变；储热；复合材料 相变材料在国内外地发展状况 国外对相变储能材料地研究工作始于世纪年代.最早是以节能为目地，从太阳能和风能地利用及废热回收，经过不断地发展，逐渐扩展到化工、航天、电子等领域.近年来最主要地研究和应用集中在建筑物地集中空调、采暖及被动式太阳房等领域.国外研究机构和科研人员对蓄热材料地理论研究工作，尤其是对蓄热材料地组成、蓄热容量随热循环变化情况、相变寿命、储存设备等进行了详细地研究，在实际应用上也取得了很大进展. 相对于已经进入实用阶段地发达国家，我国在世纪年代末年代初才开始对蓄热材料进行研究，所以国内相变储能材料地理论和应用研究还比较薄弱.上世纪年代中期以来，国内研究重点开始转向有机相变材料和复合定形相变材料地研究开发.资料个人收集整理，勿做商业用途 相变储热材料地分类 （）从材料地化学组成来看，主要分为无机类相变材料和有机类相变材料，而在课堂上我们主要讲解地是有机类相变材料.无机相变材料包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等无机物.与无机类相变储能材料相比，有机类相变储能材料具有无过冷及析出，性能稳定，无毒，腐蚀等优点.其中石蜡类相变潜热量大、相变温度范围广、价格低，所以在相变储能材料地研究使用中受到广泛地重视.但石蜡类相变储能材料热导率较低，也限制了其应用范围.为有效克服石蜡类有机化合物相变储能材料地缺点，同时改善相变材料地应用效果及拓展其应用范围，复合相变储能材料应运而生 .复合相变材料由较稳定地有机化合物和具有较高导热系数地无机物颗粒制备而得，因而复合相变材料具有稳定地化学性质，无毒无腐蚀性或毒性和腐蚀性小.同时它地导热能力较有机物有较大地改善.资料个人收集整理，勿做商业用途 ()根据使用地温度不同又可以分为高、中、低温相变储热材料.一般使用温度高于℃地相变储热材料称为高温相变储热材料.以熔融盐、氧化物和金属及其合金为主.使用温度低于℃为中、低温相变储热材料，这类相变材料以水合盐、石蜡类、脂酸类为主，在低温类中也有利用液气相变型地，如液氮、氦.资料个人收集整理，勿做商业用途 （）从蓄热过程中材料相态地变化方式来看，可分为固液、固气、液气、固固四种相变.由于固气和液气两种方式相变是有大量气体产生，使材料地体积变地很大，所以实际中很少采用这两种方式.资料个人收集整理，勿做商业用途 三、相变材料地分类选择因素 （）合适相变温度； （）较大地相变潜热； （）合适地导热性能； （）性能稳定，可反复使用而不发生熔析和副反应； （）相变地可逆性，过冷度要尽量小； （）符合绿色化学要求:无毒、无腐蚀、无污染； （）使用安全、不易燃.易爆或氧化； （）蒸汽压要低使之不易挥发损失； （）材料密度较大，从而确保单位体积储热密度较大； （）体积膨胀较小； （）成本低廉，原料易得. 实用型地相变储热材料需要满足以上各项基本原则，但选用时也可以结合实际地应用情况，
定形相变材料（壁纸）在高于相变温度下的调温性能分析／３庆等?３１９? 定形相变材料（壁纸）在高于相变温度下的调温性能分析＊ 罗庆１，夏煦２，刘红１，丁勇１ （１重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆４０００４５；２重庆建工集团，重庆４４１１２２） 摘要以室内墙面壁纸为支撑材料，ＣａＣｌ２?６ＨｚＯ为相变材料，通过渗透处理制备了定形相变材料，并在高于相变温度条件下对定形相变材料和普通材料进行测试，结果显示，在这种情况下定形相变材料仍然具有一定的调温性能。同时通过数学模型和模拟分析，从理论上证实了这种现象的存在。 关键词ＣａＣｌ２?６Ｈ２０壁纸相变材料调温性能 ＴｈｅｒｍａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＳｔａｂｉｌｉｚｅｄＰＣＭｂｅｙｏｎｄＭｅｌｔｉｎｇＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＬＵＯＱｉｎ９１，ＸＩＡＸｕ２，ＬＩＵＨｏｎ９１，ＤＩＮＧＹｏｎ９１ （１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆｔｈｅ Ｔｈ—ｒｅｅＧｏｒｇｅｓ ＲｅｓｅｒｖｏｉｒＲｅｇｉｏｎ７ｓＥｃｏ－Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４５；２ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｏ．ＬＴＤ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４４１１２２）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄＰＣＭｉｓｍａｄｅｏｆｃｏｍｍｏｎｗａｌｌｐａｐｅｒａｎｄＣａＣｌ２?６Ｈ２０，ｗｈｉｃｈｉｓｍｅａｓｕｒｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｂｅｙｏｎｄｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｓｔｉｌｌｓｏｍｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｅａｔｓｔｏｒａｇｅｉｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｚｅｄＰＣＭ．ＡｔｔｈｅｓａｌＴｌｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｍａｔｈｍｏｄｅｌｉｓｓｅｔｕｐａｎｄｔｈｅｓａｍｅｒｅｓｕｌｔｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｖｉａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＣａＣｌ２?６Ｈ２０，ｗａｌｌｐａｐｅｒ，ｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅｒｍａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ０前言 固一液相变材料通过固一液相变实现热能的储存和释放，中低温相变材料（相变温度在Ｏ～１５０℃之间）已在建筑领域得到应用。中低温固一液相变材料包括石蜡、脂肪酸、结晶水合盐等，它们在相变过程中有液相产生，给实际应用带来困难，解决此问题的途径是开发定形相变材料。定形相变材料是由相变物质和支撑材料组成的复合材料，相变材料发生相变时其外形保持固体形状不变。由于定形相变材料应用前景广阔，其热物理性能得到了广泛的研究［１＿３］，但是相关研究都集中在相变过程方面。 本研究考察了高于相变温度时定形相变材料的调温能力，采用ＣａＣｌ２?６ＨｚＯ为相变材料，支撑材料选用室内装饰轻型材料——壁纸，由于相变材料的密度和比热容都比壁纸大，实验证实虽然在高于相变温度后失去了相变调温能力，但定形相变材料仍然比单独的支撑材料具有更大的调温能力。 表１材料热物理性能参数‘４－５］ Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｒｍａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ［４ｔ５］ 图１定形相变材料实验样品 Ｆｉｇ．１Ｓａｍｐｌｅｓｏｆｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ ＰＣＭ １实验样品２实验测试分析 采用的壁纸样品尺寸为３０ｃｒｕｘ２０ｃｒｎ，厚度为０．５ｍｍ（见图１）。为了便于对比分析，样品采用了２份相同的材料。被处理样品是将熔融的ＣａＣｌｚ?６ＨｚＯ渗透到样品中，相变材料的含量为２０％，ＣａＣｌ２?６ＨｚＯ样品由重庆市北碚化学试剂厂生产（分析纯），分子量２１９．０８，相变温度２８～２９℃，实验品价格１２．６元／ｋｇ。 表１给出了相变材料和支撑材料对应的热物理参数。 为了测试定形相变材料在高于相变温度条件下的调温性能，分别将含有相变材料的样品和普通样品置于实际的热环境条件下，样品正面面对太阳辐射，另外一面则与室内空气直接接触。当材料温度上升到２９℃后开始持续测试记录数据。同时测试的还有室内空气温度、太阳辐射等参数（见图２）。实验过程中，样品靠近窗台，实验结果见图３。从图２、图３中可以看出，虽然空气温度没有达到２９℃，但是由于太阳辐射的作用，材 ＊教育部博士点基金（２００８０６１１１００４）；重庆市自然科学基金（ＣＳＴＣ，２００７ＢＢ４１３１）；重庆市建设委员会建设科研项目（１０３１７７０２００９０００３） 罗庆：男，１９７６年生，博士，主要从事建筑环境、建筑材料等方向的研究工作 万方数据
相变储热材料的发展概况及展望 本文系统概括了相变储热材料的发展概况，介绍了相变储热材料的分类、性能和应用，并对其未来的发展进行了展望。 标签：相变材料相变储热能源 能源是人类赖以生存的基础。随着现代工业的迅速发展，人们对能源的需求量越来越大，迫切需要全球各国不断开发和利用新能源。在此过程中，虽然新能源在不断被开发，但是我们对能源的利用在许多情况下都未达到合理化，致使大量能源被浪费。因此，提高能源的利用率很有必要。储热技术可用于解决热能供给和需求失配的矛盾，是提高能源利用效率和保护环境的重要技术。储热技术主要包括显热、潜热和反应热3种储热方式。其中，以相变材料（Phase Change Material，PCM）的固-固、固-液相变潜热来储存热量的潜热型热能储存方式最为普遍，也最为重要。其优点为：储热密度大、储放热过程近似等温和过程容易控制等[1]。 固-固相变储热材料和固-液相变储热材料是目前应用较为广泛的相变储热材料。固-液相变材料存在过冷和相分离现象，从而导致储热性能恶化，具有腐蚀性等缺点。固-固相变材料在发生相变前后固体的晶格结构改变而放热吸热，与固-液相变储热材料相比，固-固相变储热材料具有稳定性好、腐蚀性小、装置简单等特点[2]。 一、相变储热材料分类及应用 1.相变储热材料分类 相变储热材料主要有固-固和固-液型两类，其中固-液相变储热材料根据使用温度范围，又可分为高温型和低温型储热材料，或者根据材料类型，又可分为有机型和无机型储热材料；固-固相变储热材料主要有3大类，分别是高分子类、多元醇类和层状钙钛矿类。 1.1固-固相变储热材料 高分子类相变储热材料主要是一些高分子的聚合物。如聚烯烃类、聚缩醛类等。目前最常见的是聚乙烯。这种材料一般不产生过冷或相分离现象，结晶度高，导热率高，物美价廉。 多元醇类相变储热材料主要有季戊四醇（PE）、2，2-二羟甲基-丙醇（PG）、新戊二醇（NPG）、三羟甲基乙烷（TMP）等。这类材料具有寿命长、焓变大、性能稳定等优点。多元醇的相变温度较高，在很大程度上限制了其应用[3]，可通过混合多元醇，调节相变温度。
复合材料加工技术的最新研究进展 摘要：本主要综述了陶瓷基、树脂基这两种主要的非金属基复合材料的加工技术。通过对传统加工和新型加工技术的比较，认为今后研究非金属基复合材料加工工艺参数的优化，工艺过程中关键步骤的改进，新技术的研究，生产设备自动化、智能化程度的提高，生产线的规模化、专业化、可控制化，是其加工技术发展的关键。 关键词：陶瓷基、树脂基、复合材料加工 复合材料是由两种或两种以上不同化学性能或不同组织结构的材料，通过不同的工艺方法组成的多相材料，主要包括两相：基体相和增强相。20世纪40年代，因航空工业需要而发展了玻璃纤维增强塑料，是最早出现的复合材料，从此以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成了格局特色的复合材料。复合材料由于其具有各方面独特的性质，广泛应用与军事工业，汽车工业、医疗卫生、航空、航海以及日常生活的各个方面。对于复合材料的加工技术的研究，将是扩大其适用范围的关键之一[1]。 1 陶瓷基复合材料的加工 由于陶瓷材料同时具有高硬度、高脆性和低断裂韧性等特点，使得其加工、特别是成形加工，至今仍非常困难。在陶瓷材料加工中，使用金刚石工具的磨削加工仍然是目前最常用的加工方法，占所有加工工艺的80％。而陶瓷材料磨削加工不仅效率低，而且在加工中很容易产生变形层、表面/亚表面微裂纹、材料粉末化、模糊表面、相变区域、残余应力等缺陷，这对于航空、航天、电子等高可靠性、高质量要求的产品是决不允许的。陶瓷精密元件的加工费用一般占总成本的30％～60％，有的甚至高达90％。因此，通过新的陶瓷加工制造技术的探索，能够很好的提高产品制造精度和降低生产成本[2]。 1.1新型加工技术 1.1.1 放电加工 放电加工(EDM)是一种无接触式精细热加工技术，当单相或陶瓷／陶瓷、陶瓷／金属复合材料的电阻小于100Ω.m时，陶瓷材料可以进行放电加工。首先将形模(刻丝)和加工元件分别作为电路的阴、阳极，液态绝缘电介质将两极分开，通过悬浮于电介质中的高能等离子体的刻蚀作用，表层材料发生熔化、蒸发或热剥离而达到加工