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【材料课堂】相变材料

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随着科技的发展,越来越多的新型材料运用到建筑中,相变材料就是其中一种,相变材料在太阳能利用、电子器件、医疗保健产品、航空和航天器材、建筑节能等方面都展示出广阔的应用前景。

为了大家能直观的理解相变材料,举个大家常见的相变物质:水,当温度低于0摄氏度,水放能变成固态,高于0度水吸热变成液态。通过形态的变化达到储热放热的作用。同理,大多数相变建筑材料主要作用结果是节能,可以达到节能60%-99%。相变材料引用到建筑,将是建筑领域革命性发展。以北方采暖为例,使用相变材料,按照100平米的房屋为测量单位计算,一个采暖季的用电量只有10度左右。

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目前,相变材料在建筑行业中已经有一定范围的应用:相变材料墙体、相变材料地板、相变材料混凝土、相变材料砂浆、相变材料保温等是目前建筑行业中最常见的应用场景。在建筑领域应用的相变材料主要是固-液相变材料。微胶囊技术就是其不可或缺的关键技术之一:胶囊封装,利用胶囊封装技术解决了相变材料的泄露问题。

另外,利用中空多孔的固体载体,将相变材料通过物理吸附或化学吸附等方法,吸附在多孔颗粒中,再进行封闭,制备复合相变体也是常见的相变材料应用的方式之一。 轻质多孔材料中,石膏板、木板、陶粒、混凝土、水泥纤维板、粉煤灰空心球、活性炭人工颗粒材料、硅藻土、粘土,秸秆、高岭土等都是研究应用较多的载体。

 

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。但是混合相变材料也可能会带来相变潜热下降,或在长期的相变过程中容易变性等缺点.

按照发生的相态分类,研究应用广泛的是固-液相变材料和固-固相变材料。固-液相变材料既材料由固态相转变到液态或由液态相转变到固态时,伴随热量的吸收和释放;而固-固相变材料是固体由一种相态转变为另一种相态时,发生固体的晶格结构改变而放热或吸热。

固-液相变材料主要优点是价廉易得,相变温度低,适合常温,尤其是建筑节能方面的应用。与固液相变材料相比,固-固相变材料具有更多优点:可以直接加工成型,不需容器盛放;膨胀系数较小;不存在过冷和相分离现象,毒性腐蚀性小,无泄露问题。同时组成稳定,相变可逆性好,使用寿命长,装置简单。

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来源:联邦劳务网。编辑:明轩

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