能源领域的“黑科技”丨高分子相变材料

相变材料的潜热进行储能有助于提高能源利用效率和环保节能，是解决能源问题的理想方案。根据化学性质，相变材料可分为无机和有机两类。
无机相变材料具有高储热能力和高能量密度，但化学稳定性较差。有机相变材料成本低，易获得，化学稳定性较好，但导热性较差，所以需要提高其导热系数以满足快速储能的要求。 

相变材料的技术原理是利用物质的相变过程来进行储放热。具体来说，物质有固、液、气三相，物质由一种状态(相)变为另一种状态(相)会吸收或者释放能量，且该过程中温度不变，吸收或者释放的热量，学术上定义为相变潜热。

工作机理

对于高分子相变复合材料来说，主要指标是导热系数和潜热。潜热，是指相变材料在等温等压情况下，从一个相变化到另一个相吸收或放出的热量。导热系数表示的是流体或物体与物体之间，单位时间单位面积上的传热量。

改进方法

通过共混法增加导热填料制备高分子基体中形成逾渗网络，提高相变材料导热系数。此法制备简单、运用广泛，但导热填料量增加会影响材料性能。金属泡沫、碳泡沫和陶瓷泡沫等方法利用网络泡沫结构提高导热性能，各具优点，可广泛应用于热能储存和太阳能集热器等领域。冷冻干燥法和自组装成型法等方法亦有潜力。

材料应用

PCM主要包括聚合物（聚乙二醇等）、有机小分子（石蜡、多元醇等）和无机小分子（水合盐等）有机固液相变材料（以石蜡为代表）具有潜热值高、相变温度适宜、毒性低、化学稳定性好等优点，相变材料(PCM) 被广泛应用于电池热管理、储能、建筑保温、废热利用、纺织、食品包装和医学等领域。

总结

高分子相变材料是一种新型的功能材料，其通过吸放热的反应实现热能的存储和释放。相比传统的热储存材料，高分子相变材料具有密度小、体积稳定、寿命长、丰富的化学结构和调控性等优点。因此，高分子相变材料的发展前景十分广阔，将为建筑节能、环境保护以及新能源等领域的发展提供支持。

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