相变存储器材料研究综述

Phase Change Memory(PCM)调研相变存储器(Phase Change Memory)或相变化存储器，一个非挥发性计算机存储器，也被称为PRAM、PCM 和PCRAM，是一种新颖且前景看好的技术。

PRAM 使用具有独特行为的硫化玻璃，当给予特定应用的热能，可以使它在结晶和无定形两个状态之间切换。

最近的技术可以再增加两个不同的状态,使存储容量加倍。

1．P CM历史相变化存储器是用相变化材料制作的，相变化材料也即硫族化合物。

PCM的研究，早在1970年代就有开始研究，限于工艺水平，当时未能获得实际应用，2000年以前相变化材料也主要用于光碟片。

2000年后，用相变化材料制作的PCM 无论是在专利布局、晶片试产还是学术论文上都开始有优异表现，现正进入商品化阶段。

2．P CM原理相较于现有主流内存技术依赖电荷的方式存储的易失性，PCM的原理是通过硫族化合物（恒忆采用的是GST材质）透过加热与降温在晶体与非晶体间转换的方式作为写入，并通过测量GST的电阻进行读取，在无电状态下依旧可维持内容；用高稳定性的非晶态表示0 ，而用低稳定性的晶体态记录1。

非结晶态是高阻抗状态，>1MOhm；结晶态是低阻抗态，<1kOhm。

由于记录方式是单纯的物理变化，结合NAND与NOR闪存以及其他内存的多项优点，且寿命为100万次写入，比一般的内存寿命约10万次更高，有更高的产品寿命。

根据恒忆的数据，以机顶盒设计为例，PCM可整合EEPROM与闪存的功能，简化线路设计。

此外，PCM在写入的程序不需经过数据抹除程序，课直接对数据进行写入，因此比NOR Flash有更快的写入速度（前提是必须在系统程序上跳过抹除动作）。

3．P CM材料特性PCM的材料基础是硫系玻璃，其特点是具有两态，晶体态为1，非晶体态为0。

这种材料早在CD-RW制造上已被应用，只不过那时是应用其反射特性：不同态的折射率不同。

用硫系玻璃制造PCM则是利用其导电特性。

相变储热技术研究进展一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环保意识的逐渐加强，高效、环保的能源存储技术成为了研究热点。

相变储热技术作为一种重要的热能存储方式，因其能在特定温度下进行热能的吸收和释放，从而实现对热能的有效管理和利用，受到了广泛关注。

本文旨在全面综述相变储热技术的研究进展，包括其基本原理、材料研究进展、应用领域以及未来的发展趋势。

通过对现有文献的梳理和分析，本文旨在为相关领域的研究者提供有价值的参考，推动相变储热技术的进一步发展和应用。

二、相变储热材料的研究进展相变储热技术作为一种高效、环保的储热方式，近年来受到了广泛关注。

其核心在于相变储热材料（Phase Change Materials, PCMs），这些材料能够在特定的温度下吸收或释放大量的热能，从而实现对热能的储存和利用。

近年来，相变储热材料的研究取得了显著的进展，不仅拓宽了材料种类，还提高了储热效率和稳定性。

在材料种类方面，传统的相变储热材料主要包括无机盐类、石蜡类和脂肪酸类等。

然而，这些材料在某些应用场合下存在导热性差、易泄漏、化学稳定性不足等问题。

因此，研究人员开始探索新型相变储热材料，如高分子材料、纳米复合材料等。

这些新材料不仅具有更高的储热密度和更好的稳定性，还能通过纳米效应、界面效应等提高导热性能，从而满足更广泛的应用需求。

在储热效率方面，研究者们通过改变材料的微观结构、优化复合材料的配比、引入纳米增强剂等方法，有效提高了相变储热材料的储热效率和热稳定性。

一些研究者还将相变储热材料与其他储能技术相结合，如与太阳能、地热能等可再生能源相结合，实现了热能的高效利用和存储。

在应用方面，相变储热材料已广泛应用于建筑节能、工业余热回收、航空航天等领域。

在建筑节能领域，相变储热材料可以用于墙体、屋顶等建筑构件中，通过储存和释放热能来调节室内温度，提高建筑的保温性能。

在工业余热回收领域，相变储热材料可以回收和利用工业生产过程中产生的余热，提高能源利用效率。

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；相变储能材料的分类相变储能材料的种类繁多，根据不同划分方法可以分成不同的类别。

相变材料的特性及其应用研究相变材料是一类特殊的材料，具有独特的特性和应用。

相变是指物质由一种形态转变为另一种形态时所发生的物理过程。

相变材料在这个物理过程中具有特殊的性质，可以被广泛应用于许多领域，特别是在能源、环保、医疗和电子等方面。

一、相变材料的特性相变材料的特性主要取决于其内在的结构和组成。

相变材料在不同的温度、压力或电场下会发生相变，从而体现出不同的性质。

1. 相变温度相变温度是相变材料的重要特性之一。

相变材料在一定的温度下，会发生相变，从而改变其物理性质。

相变温度的不同，决定了相变材料在不同应用领域的使用条件。

2. 热容量相变材料在相变过程中，热容量的变化较大。

这是由于相变材料的内在结构改变所导致的。

相应地，相变材料的热容量变化也会对环境产生影响。

3. 热导率相变材料的热导率也有很大的变化。

当相变材料处于相变状态时，其热导率变得较低。

与之相对应的是，相变结束时，热导率会变得较高。

4. 机械性能相变材料的机械性能也会受到相变的影响。

在相变过程中，相变材料的形态改变会对其机械性能产生影响。

例如，相变过程中产生的应力和应变，会对材料的强度和韧性产生影响。

5. 电学性能相变材料在电学性能方面也具有独特的特性。

相变过程中，相变材料的电阻率会发生变化。

同时，在相变温度附近，相变材料的电容值也会发生明显变化。

二、相变材料的应用相变材料由于其独特的特性，具有广泛的应用前景。

特别是在节能、环保、医疗和电子等领域有着重要的应用。

1. 节能相变材料在节能方面具有很大的潜力。

例如，相变材料可以被用于建筑保温材料中，可以有效地提高保温性能。

此外，相变材料也可以被用于制造耐高温热储能材料，用于储存太阳能和自然气体等。

2. 环保相变材料的应用也可能对环境产生积极的影响。

例如，相变材料可以被用于净化水质。

在这种应用中，相变材料可以选择性地吸附特定污染物质，从而达到净化水质的目的。

3. 医疗在医疗方面，相变材料也有着广泛的应用。

相变材料的研究及其应用前景随着科技的发展和人们对更高性能、更节能、更长寿命材料的需求不断提高，相变材料作为一种全新的高科技材料，引起了人们的高度关注和广泛应用。

那么相变材料是什么，它的研究现状如何，有哪些应用前景呢？本文将从这三个方面加以阐述。

一、相变材料是什么？相变材料指的是一类能够在一定温度范围内发生物理和化学变化的材料。

相变材料的显著特点是含有大量的随温度变化而发生相变的物质，它们在相变过程中能够释放或吸收大量的热量，从而实现物理和化学性能的变化。

这种材料近年来得到广泛的研究和应用，主要因为它具有低功耗、高能量密度、高速度、长寿命、低成本等优点。

二、相变材料的研究现状近年来，相变材料得到了广泛的研究，其中最具代表性的是铁电相变材料和磁相变材料。

1. 铁电相变材料：铁电相变材料是一种能够在电场和温度变化下相互转化的材料，它具有高压电效应、较高的热稳定性和高耐久性等特点。

目前，铁电相变材料主要应用于超快速操作的存储器、红外探测器、声波滤波器等领域。

2. 磁相变材料：磁相变材料是指某些磁性材料在一定温度下发生磁性转化的过程。

磁相变材料的磁性转化可以通过温度变化、应力变化、光线辐照等方法实现，具有大磁熵变、小温度梯度、高转换效率等特点。

目前，磁相变材料主要应用于储能器、制冷器、温控器等领域。

三、相变材料的应用前景相变材料由于具有独特的物理化学性质，近年来在多个领域中得到了广泛应用。

1. 光存储器：相变材料是高密度光存储器的重要组成部分，可以实现高速度、高灵敏度、低成本、高密度等特点。

2. 热调节材料：相变材料可以在一定范围内调节热平衡，实现对环境温度的调节和控制，具有广泛的应用前景。

3. 高效制冷材料：相变材料的相变能够使其在相变过程中吸收或释放大量的热量，能够实现高效制冷、制热等应用，具有巨大的市场和应用前景。

4. 环保节能材料：相变材料具有低功耗、高能量密度、高速度、长寿命、低成本等特点，适用于环保节能领域。

科技成果——相变储能材料项目简介相变储能材料（Phase Change Materials，PCMs）是一类利用在某一特定温度下发生物理相态变化以实现能量的存储和释放的储能材料，一般有固-液、液-气和固-固相变三种形式。

目前固-液相变储能材料的研究和应用最为广泛，其工作原理为：当环境温度高于相变温度时，材料由固态转变为液态并吸收热量；而当环境温度低于相变点时，材料由液态转变为固态释放热量，从而维持环境温度在适宜水平。

在相变过程中材料吸收或释放的热量，是材料单一相态温度变化时吸收或释放热量的几十倍甚至几百倍。

相变储能材料储能原理应用范围相变储能材料响应温度变化所吸收和释放的是热能，在能源高效利用和节能保温领域有着重要的应用价值。

如在建筑节能、太阳能利用、电力调峰、可再生能源消纳、工业余热回收、纺织品、冷链运输、医疗健康等方面拥有广阔的市场前景。

项目阶段目前主要的有机相变储能材料产品来源于石油工业的副产物，具有毒性，同时因其不会被生物降解，所以会持续产生污染。

研发团队以国家“973”计划——“节能领域纳米材料机敏特性关键科学问题研究”课题的研究成果为基础，制备出基于天然可再生油脂的相变储能材料，具有绿色无毒、可降解、储能密度高等优点。

通过对相变储能材料进行功能化处理，使其进一步具备了高光热转换效率及良好的储热特性，可高效利用太阳能及环境余热。

知识产权已申请相关专利。

调配出的不同温度的相变材料合作方式1.可根据实际情况研制具有不同相变温度的相变储能材料，满足各类需求。

2.完成建筑用相变储能材料产品的中试生产，实现了相变储能产品的规模化制备，如相变储能地板产品、相变储能板材产品、相变储能粉体（60-80目）与颗粒产品（5-8mm）等。

其中，地板和板材产品可用于室内装修，粉体和颗粒产品可作为其他建材，如涂料、砂浆、水泥、混凝土等的添加物。

3.将制备的相变储能板材应用于实际建筑中，取得了很好的控温节能效果：在北京冬季时，白天室内最多可少升温6-7℃，且温度峰值延后近2小时；夜晚温度降低时间最多可延迟近6小时（以降至18℃为限），有效减小了室内温度波动，并减少约18%的采暖电能能耗。

相变储能材料的研究与应用第一章：引言相变储能材料是一种具有广阔应用前景的新型材料，其能够通过物质相变吸收或释放大量的热能，实现高效能量储存。

随着能源危机的加剧和环保意识的增加，相变储能材料作为一种清洁、高效、可靠的能量储存方式，越来越受到人们的关注。

针对相变储能材料的研究和应用问题，本文从材料性能、制备工艺、应用领域等方面进行探究。

第二章：相变储能材料的基本特性相变储能材料是指在特定条件下从一个相态转变为另一个相态时所释放或吸收的能量。

相变储能材料有许多具有吸引力的特点，例如能量密度高、长寿命、稳定性好、环保等。

相变储能材料的优点主要包括以下几个方面：1、高能量密度，比传统化学储能材料要高出几倍；2、分光潜热，储能效果更优；3、多次循环使用，具有较长的使用寿命；4、不受纵横向外力影响，稳定性好；5、制备过程简单、成本低。

第三章：相变储能材料的制备工艺相变储能材料的制备工艺是影响其性能的一个关键因素。

传统的相变储能材料制备方法主要包括封装法、微胶囊法、溶胶-凝胶法、溶液旋转镀法等。

这些方法制备的相变储能材料使用寿命较短，储存容量较小，不能满足实际应用需求。

针对传统制备方法出现的瓶颈，研究人员们不断探索新的相变储能材料制备方法，目前研究进展最为显著的是气相沉积法和溶胶-凝胶自组装法。

气相沉积法是一种利用高温高压条件下，使前驱体沉积在基底上形成相变储能材料的制备方法，能够制备出高纯度、晶体质量高、密度均匀的相变储能材料。

溶胶-凝胶自组装法则是通过调节前驱体浓度，利用物质自组装成膜的性质制备相变储能材料，这种方法制备出的材料具有良好的膜性能和凝胶微观结构。

第四章：相变储能材料的应用领域由于相变储能材料优异的性能特点，其在能源领域、热管理领域、建筑领域等方面均有广泛的应用。

相变储能材料在能源领域的应用主要涉及能量储存和转换。

例如，可以使用相变储能材料制成锂电池，提高电池的能量密度和使用寿命，还可以生产太阳能电池板、地热发电等途径。

相变材料的制备与性能研究相变材料，在现代材料科学中占有重要地位，它们能够在特定条件下经历物理或化学状态的变化，从而实现特定功能。

相变材料能够在热、光、电、磁等外部刺激下发生相变，这种特点被广泛应用于信息存储、能量转换、传感器、显示器、智能化材料等领域。

本文将介绍相变材料的制备和性能研究。

一、相变材料的制备相变材料的制备方式有很多，主要包括物理法、化学法、合成法等。

其中，物理法主要是采用物理手段改变材料的结构和性质，包括热处理、电子束辐照、多晶转单晶等方法。

化学法是通过化学反应形成相变材料，主要包括溶胶凝胶法、水热合成、溶剂热法等。

这些方法不仅能够制备出性能优良的相变材料，而且能够控制相变过程中的结构和形貌，实现相变材料的定向发展。

以下是其中两种主要的方法：（一）溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种近年来发展很快的相变材料制备方法。

其基本原理是将有机或无机金属化合物溶于一个溶剂中，形成溶胶，然后通过加入凝胶剂的形式使溶胶逐渐凝胶化，最终得到高纯度的难溶性氧化物或其他化合物粉末颗粒。

相比于其他制备方法，溶胶凝胶法具有成本低、制备简单、产量高、质量好等优点。

（二）水热合成法水热合成法是一种热液合成化学方法，在高温、高压、水介质中直接合成具有特定结构和性质的化合物，常用于金属氧化物的制备。

水热合成的反应物质通常为氢氧化物和碱性或酸性盐，反应过程中产生的热和压力是水热合成的关键因素之一。

水热合成法可以制备出具有纳米级别尺寸的颗粒，具有较好的分散性和稳定性。

二、相变材料的性能研究相变材料的性能研究是相变材料研究中最为重要的一环，包括热学性质、光学性质、电学性质、磁学性质等。

这些性质是相变材料功能的基础，也是实现应用的关键。

（一）热学性质热学性质是相变材料性能研究中的重要内容，具体包括热容量、比热容、热导率和热膨胀等。

相变材料的热容量与相变温度关系密切，它表示了相变过程中对于热能的吸收和释放。

比热容表示了物质单位质量对于温度变化所吸收的热量，热导率和热膨胀则分别代表了材料传递和响应热能的方式和程度。

相变材料研究简述相变材料研究一、引言随着人们生活水平以及对工作与居住环境舒适度要求的提高，相应地建筑能耗也增加，造成能源消耗过快，环境污染加剧。

如何在维持可持续发展的前提下，使用最低能耗达到居住环境舒适度最大化已成为建筑节能领域里研究的热点。

通过用相变储能建筑材料(即向普通建筑材料中加入相变材料，制成具有较高热容的轻质建筑材料）构筑的建筑构件，可以降低室内温度波动，提高舒适度，减少电力的峰谷差，优化电力的负荷，使建筑供暖或空调不用或者少用能量，提高能源利用效率，并降低能源的运行费用。

相变材料(简称PCM)是利用相变过程中吸收或释放的热量来进行潜热储能的物质，储热系统按照储热方式不同可以分为显热储热、潜热储热和化学反应储热三类。

与显热储能材料相比，相变材料具有储能密度大，效率高以及近似恒定温度下吸热与放热等优点，因而可以应用于很多领域，如太阳能利用、废热回收、智能空调建筑物、调温调湿、工程保温材料、医疗保健与纺织行业等方面。

但化学反应热蓄热虽然具有储能密度大的特点，由于应用技术和工艺太复杂，目前只能在太阳能利用研究领域受重视，离实际的应用还很远，因此相变材料成为了热能储存的主要应用方式。

相变材料根据其相变温度不同，主要有四方面的用途：（1）低温相变材料用来蓄冷，如已经广泛使用相变材料进行空调蓄冷。

低温相变材料还可以用来跨季节蓄冷（2）室温相变材料可以用来增加房屋的热惰性，降低房屋的温度波动，从而降低空调负荷，达到建筑节能。

（3）50～60℃相变材料可以用在太阳能应用领域，如可以用作被动太阳能房的蓄热墙或者蓄热地板，还可以用作主动太阳能房中的蓄热器，与集热器、换热器等一起构成太阳能利用系统（4）高温相变材料则主要用于工业余热利用。

相变材料的利用方式分为两种：（1）用相变材料做成储能器件。

（2）相变材料与其他基本材料复合，制成相变储能复合材料。

二、相变材料的蓄热机理相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。

相变存储器的工作原理相变存储器是一种新型的非易失性存储器，具有电阻式随机存取存储器（Resistive Random-Access Memory，RRAM）或相变存储（Phase-Change Memory，PCM）的别名。

相较于传统的存储器，它具有更高的存储密度、更快的读写速度和更低的功耗，被广泛认为是未来存储器的发展方向之一。

本文将详细介绍相变存储器的工作原理，并从相变材料、电阻调制和读取操作三个方面进行阐述。

一、相变材料相变存储器采用了特定的相变材料，最常见的是硫化锌（ZnS）和掺硅锗（Ge2Sb2Te5）。

这类材料是一种非晶态和结晶态之间可逆转变的物质，能够在电流的刺激下发生相变。

相变材料的特殊结构和成分决定了存储器的工作性能。

二、电阻调制相变存储器的工作原理基于相变材料在不同电阻状态下的相变特性，通过改变相变材料的电阻来实现数据的写入和存储。

具体来说，当相变材料处于非晶态时，其电阻较高，表示存储位为逻辑“0”；而当相变材料转变为结晶态时，其电阻较低，表示存储位为逻辑“1”。

这种电阻的调制过程是可逆的，能够实现多次读写操作。

三、读取操作相变存储器的读取操作是通过测量存储位的电阻来实现的。

一般来说，读取操作是非破坏性的，即不会改变存储位的状态。

通过在相变存储器上施加一定的电压，可以测量存储位的电阻大小，从而确定其状态。

例如，当读取操作的电压小于设定阈值时，可将存储位判定为逻辑“0”；反之，当读取操作的电压大于设定阈值时，可将存储位判定为逻辑“1”。

四、应用前景相变存储器具有许多优点，使其在未来的存储器应用中具有广阔的前景。

首先，相变存储器的存储密度非常高，可以将更多的存储单元集成在一个芯片上，提高存储器的容量。

其次，相变存储器的读写速度快，可以实现更快的数据传输和处理。

再次，相变存储器的功耗低，比传统存储器更加节能环保。

此外，相变存储器还具备较长的存储寿命和较高的工作温度范围，适用于各种场景的应用。

相变储能材料调研报告相变储能材料是一种新型的储能材料，具有较高的储能密度和长周期的循环寿命。

本文对相变储能材料进行了调查研究，总结了其基本原理、应用领域和发展前景。

相变储能材料是一种能够通过物质相变（固液相变或液气相变）来储存和释放能量的材料。

相变过程中，物质会吸收或释放大量的潜热，使其储能密度较高。

相变储能材料分为两类：固态相变材料和液态相变材料。

固态相变材料常见的有蓄热水泥、蓄热蜡等，液态相变材料主要有相变蓄热材料、相变涂层等。

相变储能材料的应用领域很广泛。

首先，它可以用于建筑领域，用作墙体、屋顶等结构的蓄热材料，实现建筑的节能减排。

其次，相变储能材料可以用于电子产品、汽车等领域，提高电池的储能密度和循环寿命。

再次，它还可以用于太阳能热能利用，提高太阳能的利用效率。

此外，相变储能材料还可以应用于工业过程中的热能调控、冷热能的储存等。

相变储能材料在未来具有广阔的发展前景。

首先，随着节能减排的要求越来越高，相变储能材料将成为建筑领域的重要发展方向。

其次，随着新能源的快速发展，太阳能、风能等能源的不稳定性引发了储能技术的需求，相变储能材料有望成为重要的储能手段。

再次，随着电动汽车市场的逐渐兴起，相变储能材料在电池领域的应用前景广阔。

然而，相变储能材料也存在一些挑战和限制。

首先，目前相变储能材料的生产成本较高，需要进一步降低成本才能在大规模应用中具备竞争力。

其次，相变储能材料的循环稳定性和耐久性还需要进一步提高，以满足长期使用的需求。

再次，相变储能材料的热传导性能也需要改进，以提高储能和释放能量的效率。

综上所述，相变储能材料是一种具有较高储能密度和长周期循环寿命的储能材料，有着广泛的应用前景。

随着技术的不断发展和应用的推广，相变储能材料将在节能减排、新能源储存等领域发挥重要作用。

然而，相变储能材料还需要进一步解决生产成本高、循环稳定性和热传导性能等问题，以实现规模化应用。

相变储热材料的发展概况及展望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。

相变储能材料研究摘要：相变储能材料由于其在相变的过程中能够吸收或释放大量的热，可以起到储存能量和控制温度的作用，还能够解决能量供应在时间和空间上分配不平衡的问题，是一种提高能源利用的有效方法。

它能够广泛应用于太阳能利用、工业余热回收、塑料大棚等领域。

本文介绍了相变储能材料在国内外研究状况和相变材料的种类，叙述了相变储能材料的性能要求及其应用。

关键词：相变储能材料；节能能源；相变焓；晶型1 引言能源是当今世界的一大主题，是人类赖以生存的基础，也是我国国民经济发展的重要问题[1-2]。

能源的开发和利用，一直是科研工作者重点关注的问题，也是关系到我国可持续发展及人民生活质量的关键性因素。

随着能源的大规模开发和使用，造成了能源的大量浪费，因此，节约能源这项技术的研究利用已是刻不容缓，而相变储能技术作为新型的节能技术之一，它有着自身独特处理热能的优势[3]。

相变储能材料的英文全称是Phase Change Materials，简称为PCMs，是指在一定的温度范围内，利用材料本身结构变化或相态变化，向环境自动释放或吸收热量，从而达到控制环境温度的一类物质。

具体相变过程为：当环境温度低于相变温度，材料释放储存的热量，以提高环境温度；当环境温度高于相变温度，材料吸收并储存热量，以降低环境温度[4]。

因而，相变储能材料在现实生活中具有广阔的应用前景价值。

2 相变储能材料的研究现状2.1 国外的研究现状人们对于相变材料的研究是近几十年的事，特别是七十年代能源危机时期，储能应用技术在发达国家迅速发展。

上个世纪80年代，美国能源部最先研究相变储能材料，并且应用于建筑领域，之后，越来越多的科研者投入到相变储能材料的研究中，如蒙特利尔大学Dorel Feldman[5]等人对材料的各种热物性能和环境问题进行了研究。

法国Fittinaldi E[6]等人报道过一些有机金属材料，相变转化时温度区间可达120℃。

北海道大学Katsunori Nagano[7]等人采用颗粒状的相变材料进行研究，主要用于增大建筑蓄热能量的地板空调系统。

相变储热换热器文献综述1引言在工业生产中，为了实现物料之间热量传递过程的一种设备，统称为换热器。

它是化工、炼油、动力、原子能和其他许多工业部门广泛应用的一种通用工艺设备。

对于迅速发展的化工、炼油等工业生产来说，换热器尤为重要。

通常在化工厂得建设中，换热器约占总投资的10~20%。

在石油炼厂中，换热器约占全部工艺设备投资的85~40%。

在化工生产中，为了工艺流程的需要，往往进行着各种不同的换热过程：如加热、冷却、蒸发和冷凝等。

换热器就是用来进行这些热传递过程的设备，通过这种设备，以便使热量从温度较高的流体传递给温度较低的流体，以满足工艺上的需要。

由于使用的条件不同，换热设备又有各种各样的形式和结构。

另外，在化工生产中，有时换热器作为一个单独的化工设备，有时则把它作为某一个工艺设备中的组成部分。

其他如回收排放出去的高温气体中的废热所用的废热锅炉，有时在生产中也是不可缺少的。

总之，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。

2换热器发展历史简要回顾二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。

以板代管制成的换热器，结构紧凑，传热效果好，因此陆续发展为多种形式。

30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。

接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。

30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。

在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新材料料制成的换热器开始注意。

60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。

此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。

70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。

制冷技术中的相变材料研究制冷技术在现代生活中扮演着不可替代的角色，而相变材料则是制冷技术的一个重要方面。

相变材料，也叫相变存储材料，是一类具有特殊热学性质的材料，这些材料可以在从固态变为液态或从液态变为固态的时候吸收或释放大量的热量。

因此，相变材料在制冷技术中被广泛应用，可以减少能耗，提高制冷效率。

一、相变材料的基本原理相变材料的制冷原理是基于其热学性质的。

固体和液体之间的相变过程是伴随着熔点或凝固点的突变的，当相变材料进行固液相变时，需要消耗或释放大量的热量，这个过程中，温度基本保持不变。

因此，相变材料在制冷技术中被广泛应用，可以减少能耗，提高制冷效率。

二、相变材料在制冷技术中的应用1.热泵系统：热泵系统通常使用相变材料作为制冷剂，以吸收和释放热量。

相变材料的高效热传递和高能量密度使其成为一种理想的热泵材料，并有效地降低能耗。

2.冷却系统：相变材料可以通过吸收空气中的热量来减少温度，这种性质特别适合用于需要保持低温环境的应用。

3.超级计算机：相变存储器的出现为超级计算机的发展提供了强有力支持。

使用相变存储器作为内存，可以显著提高计算机运行速度和节能。

三、相变材料的研究与发展随着科技的不断发展，相变材料的研究逐渐成为一个全球性的热点领域。

相变材料的应用领域也在不断拓展，例如汽车制造业、太阳能技术等领域。

相变材料的研究可以分为以下几个方面：1.相变材料的合成和制备技术的研究及优化。

2.相变材料的物理性质的详细研究，包括相变动力学、热力学性质和结构性质等。

3.相变材料在制冷系统中的应用及其效率的研究。

4.相变材料的商业化应用研究，包括生产中的性能控制、成本控制和生产标准化等。

四、相变材料的未来发展相变材料是一种独特的材料，具有广泛的应用前景。

相比传统的制冷剂，相变材料具有很高的效率和低的能耗，可以显著提高整个制冷系统的能效。

未来，相变材料将继续吸引更多科学家和工程师投入到相变材料的研究和开发中，不断拓展其应用领域，彻底改变现有制冷系统的格局。

相变存储器材料的研究进展和应用前景作者：尹琦璕，陈冷来源：《新材料产业》 2016年第7期文/ 尹琦璕陈冷北京科技大学材料科学与工程学院随着社会发展和科技进步，计算机在日常的工作和生活中起到至关重要的作用。

进入信息时代，计算机要储存和处理的信息量越来越大，传统的储存器已经不能满足人们日益增长的需求。

因此，研究和开发高速度和大容量存储器具有重要的意义。

目前，主流的存储器有以随机存储器（RAM，Random Access Memory）为代表的易失性（v o l a t i l e）存储器和以闪存（F l a s h）为代表的非易失性（nonvolatile）存储器。

随机存储器存取速度快但有易失性，闪存有非易失性但存取速度稍慢。

理想的存储器应当具备非易失性和类似随机存储器的存取速度，同时功耗低、可靠性高。

这正是推动新一代非易失性存储器快速发展的因素[1,2]。

一些新型存储器如铁电存储器（F e R A M）、磁存储器（MRAM，Magnetic RAM）和相变存储器（PCRAM，Phase ChangeR A M）等各具特点，其中以相变存储器被认为最有可能取代当今主流存储器而成为未来存储器的主流产品。

近年来，英特尔（I n t e l）、三星（Samsung）、国际商业机器（IBM）、飞利浦（P hi l i p s）和意法半导体（STMicroelectronics）等公司以及很多大学和研究所都在这一领域开始进行研究，在基础研究和应用研究领域取得了较大的进展，极大地促进了相变存储器的发展。

相变存储器的核心是以硫系化合物为基础的相变材料，这种相变材料中一般存在非晶态相和晶态相，这2种状态的结构差异导致相变材料的电学性能和光学性能明显不同。

因此，研究相变材料的结构和性能对于相变存储器极为重要，本文主要综述近年来相变存储器材料在微观结构和性能、相变机理和应用等方面的研究进展。

一、相变存储器的原理相变存储器是通过物质相变来实现信息存储的一种存储器，1968年，O v s h i n s k y [3]首次描述了基于相变理论的存储器，材料在非晶态—晶态—非晶态相变过程中，其非晶态和晶态呈现不同的光学和电学特性，因此可以用非晶态代表“0”，晶态代表“1”实现信息存储，这被称为O v s h i n s k y电子效应。

相变材料在存储器和热管理中的应用相变材料是一种具有特殊性质的材料，它能够在温度、压力等环境条件发生变化的时候，由固态转变为液态或气态。

相变材料具有高度可控性、耐久性和重复性，在许多领域发挥着重要作用。

在存储器和热管理方面，相变材料也日益得到了广泛的应用。

一、相变材料在存储器中的应用1. PCM闪存PCM闪存是一种基于相变材料的非易失性存储器。

在PCB板上安装一个PCM芯片，它的主要成分是一种叫做GST的相变材料。

当芯片工作时，GST会处于一个非固定的状态，同时能够在低电平触发的情况下变为固态。

由于这种性质，PCM芯片可以快速和带宽高的系统进行通讯，同时还可以有效的进行高密度的存储。

2. 相变随机存取存储器相变随机存取存储器（PRAM）是一种结合了DRAM的读写速度和Flash的保持时间，同时能够提供优良抗辐射特性及高温稳定性的存储技术。

PRAM采用相变材料作为基本存储单元，在电阻变化的基础上存储数据，达到比传统DRAM更高的性能及存储密度。

二、相变材料在热管理中的应用1. 热传递过程中的应用相变材料在热传递过程中优秀的热稳定性和调节效果，为热传递链路中的热管理提供了方便。

除了传统的水冷、空气动力和传导散热等方式外，相变材料的应用优点在于其较高的热蓄能特性和 phase change(相变）能力。

大规模应用相变材料所制成的相变储热器，可以有效的将高负荷时期所闲置的热能储存于其中，在负荷峰值期内又能迅速释放能量，实现了热能的有效调节和管理。

2. 相变散热材料相变散热材料是以相变材料制成的散热垫或散热片。

通过相变传热作用，相变材料带走了被散热物体中携带的大量热量，从而提高了散热效率，并且能够对温度进行较好的控制和调节。

相比于传统的散热技术，相变散热技术能够提高散热效率，同时还能够具备可控性的温度变化特性，应用场景相对更加广泛。

综上所述，相变材料在存储器和热管理方面的应用已经取得了一定的突破和成果。

相变材料的几种应用，都大大提高了存储器和热管理的效率，同时对于晶体管的开发和优化也具有很大的促进作用。