Page 45 - 《精细化工》2020年第9期
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第 9 期                     戴远哲，等:  多孔载体基水合盐相变材料热物性研究进展                                   ·1759·


            为 CaCl 2 •6H 2 O/EG 的复合相变材料面板放置于人工                 有耐热保温、保冷防冻、热稳定性好、耐火性能
            气候测试室中的不同位置以分析其在建筑节能中的                             强、经济性佳等优点，已被广泛应用于各行业。XIE
            实际应用情况，数值模拟与实际测试发现与未放相                             等  [20] 对共晶水合盐 Na 2 SO 4 •10H 2 O-Na 2 CO 3 •10H 2 O
            变板的参照室相比，配备相变面板的测试室具有更                             〔m(Na 2 SO 4 •10H 2 O)∶m(Na 2 CO 3 •10H 2 O)=1∶1〕浸
            低的温差和更为平缓的温度变化幅度，从而揭示了                             渍到 EV 中制备的新型形状稳定的相变复合材料进
            此相变面板在降低室内温度波动方面具有较好的功                             行了研究，其制备过程见图 5。此种材料除了具有
            能，今后可进一步应用于建筑节能领域。                                 潜热值高、过冷小、相变温度合适、绝缘性能好、
                                                               不易燃、低成本等优点以外,还可以在建筑节能方面
                                                               较好地对环境温度进行调控。为了更深一步地探究
                                                               EV 负载无机水合盐的原理，凡海川等             [59] 将 CaCl 2 •6H 2 O
                                                               插层负载于不同粒径的 EV 片层间隙中，表征发现
                                                               中等粒径（0.25~0.55 mm）EV 对相变芯材的吸附量
                                                               最大，相变潜热值最高，并发现经过 100 次熔融-
                                                               循环后的潜热损失率随着粒径的减小而降低。以上
                                                               研究进一步确定了 EV 载体粒径与基体材料吸附的
                                                               关系，简化了此种材料复合的前期筛选工作。



            图 4  EG-MNH 复合 PCM 的 SEM 图像及相应的接触角示
                  意图（a、c）；HEG-MNH 复合 PCM 的 SEM 图像
                  及相应的接触角示意图（b、d）           [55]
            Fig. 4    SEM image and contact angle schematic drawing of
                   expanded graphite-magnesium nitrate hexahydrate
                   (EG-MNH)  PCM  (a,  c); SEM image  and contact
                   angle  schematic drawing of expanded graphite-
                   magnesium nitrate hexahydrate (HEG-MNH) PCM
                   (b, d) [55]


                 综上，EG 是近年来很有前途的新颖工程材料，                        图 5   用于制备盐水合物/EV 复合 PCM 的真空浸渍示意
            也一直是负载无机水合盐的多孔载体中的研究热                                   图 [20]
            点，这可能与其属于无机材料且热力学性能优良有                             Fig. 5    Schematic of vacuum impregnation  for preparing
                                                                     salt hydrate/EV composite PCM [20]
            关，EG 与无机水合盐只产生物理混合，不会影响原
            本相变芯材的性能。同时，整体相变体系的热力学                                 除此以外，DENG 等        [60] 创新性地将纳米颗粒氧
            性能也会因为载体的特殊性得到一定程度的提升。                             化铝与 Na 2 HPO 4 •12H 2 O 一同封装进 EV 中，研究发
            此外，表面活性剂可以进一步增强 EG 与无机水合                           现，此种封装方法极大地抑制了无机水合盐的过冷
            盐的键合能，使整个相变体系更加稳定。以上研究                             现象，此结果可能与 EV 的多孔孔道结构和氧化铝
            表明，EG 对无机水合盐的负载不但提升了体系的稳                           表面电负性产生的静电效应有关，但这样的结构对
            定性，抑制了实际应用中的泄漏问题，还增强了热                             整体相变体系的热力学性能有较大影响，传热性能
            力学性能（如热导率、潜热值等）。EG 优良的热力                           提高的同时（导热率提升 44.8%），相变焓与相变温
            学性能使复合 PCM 可以进一步应用于精细热控领                           度波动较大（分别为 60~151 J/g 和 17~53  ℃），后
            域，如电子元件热管理、余废热回收利用等。后续                             期的研究还应多提高体系的稳定性。
            的研究还可以针对其强度不够高、与无机水合盐相                                 与其他多孔载体类似，EV 丰富的孔径与内空间
            容性较差的缺陷（亲水性差）进一步改进并继续探                             为结晶水合盐提供了更多的成核位点，从而加快了
            究此类材料在建筑节能中的应用方式，扩宽其应用                             相变芯材的结晶速率，优化了相变进程，其独特的
            范围。                                                表面张力和毛细作用使复合材料与其结合更加稳
            2.4    膨胀蛭石基                                       定。目前，EV 已广泛应用于能源与建筑等相关专业
                 膨胀蛭石（EV）是一种典型的层状铝硅酸盐                          领域，与无机水合盐的复合将有助于拓宽此类材料
            矿物。原始蛭石经过 800~1000  ℃高温煅烧后体                        的应用范围，满足各行业的精细化要求。而相关研
            积可膨胀到原来的 8~15 倍，最高可至 30 倍。EV 具                     究还仅处于初期阶段，初步探究了不同种类的 EV
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