摘 要：对相变材料进行分类，重点介绍了新型复合相变材料的热物性参数。综述了各种多孔基体材料的吸附效果以及相变混凝土的研究进展，说明了固-液相变材料在建筑领域中的应用具有重要意义，最后相变混凝土的研究方向进行了展望。

关键词：固-液;相变材料;多孔基体;相变混凝土

自然界中的物质状态分为固态、液态、气态。相变材料（PCM）是一种通过改变物质状态来提供潜热的新型建筑节能材料。其原理是在相变温度范围内物质自身状态发生变化，向周围环境吸收、释放热量，从而起到保持和调控环境温度的作用，被广泛应用于航天、建筑、制冷设备等多个领域。普通混凝土本身的导热系数较大，使得换热过程中能量的浪费情况较严重。因此在混凝土中加入相变材料，制备具有良好储热性能的相变混凝土，成为国内外学者广泛研究内容。

1 相变材料的分类

相变材料在宏观上可分为有机、无机及复合相变材料三种，按其相变规律也可分为固-液、固-固、固-气和液-气等四种，由于固-液相变材料较其他相变材料在相变过程中性质稳定且节约成本[1]，被广泛用于建筑节能领域。常见的固-液相变材料有癸酸、正十八烷、硬脂酸丁酯及月桂酸等。

许多学者开始将不同相变材料按一定比例混合，从而制备出具有适宜相变温度和高相变焓的复合相变材料，来满足实际工程需求。尹宗宇[2]通过熔融共混法将癸酸和月桂酸按不同质量比混合制备出相变性能稳定的二元复合相变材料。王誉程[3]为提高动力电池的散热性，以石蜡、十八酸、十八醇为原材料按不同比例制备出导热性较好的三元复合相变材料。杜文清[4]为充分利用冬季太阳能辐射热来提高室内温度，制备了一种具有良好的热循环稳定性定性的癸酸-石蜡低共熔复合相变材料。吴学红[5]将石蜡和十二醇以不同比例共混，进一步确定混合后的热物性参数。

2 相变材料的封装

由于固-液相变材料在液体状态时流动性较强，且部分相变材料具有腐蚀性，因此选择适宜的载体材料，是相变材料进行封装制备的关键步骤。常见的多孔基体材料有陶粒、膨胀石墨、膨胀珍珠岩及硅藻土、膨润土等。而相变材料的吸附效果与吸附方式、孔隙率和孔隙大小有关，其中膨胀石墨和膨胀珍珠岩的吸附率最高。沈永亮[6]采用直接吸附法将石蜡吸附于天然陶粒中，并用混凝土二次封装，有效避免了相变材料泄露问题。聂志新[7]以膨胀石墨为载体材料，直接吸附月桂酸，得到相容性较好的复合定形相变材料。肖力光[8]将配制好的无机水合盐二元相变溶液中直接浸渍进不同的载体（硅藻土、膨润土、膨胀珍珠岩）中，分别测得他们的热物性参数。

3 相变混凝土的制备

封装好的相变相变骨料以一定方式加入到混凝土中即可制得相变混凝土，利用浇筑并养护结束的相变混凝土试块，进行抗压试验和导热系数测定，进一步确定其各项热力学参数。Wang[9]制备石蜡/陶粒相变材料，用环氧树脂和三乙烯四胺包覆，通过温度-时间曲线测试和差示扫描量热仪分析表明，相变材料在真空条件下石蜡吸附率高，热循环过程中泄漏量小，与普通混凝土相比，石蜡陶粒混凝土减小了室内温度波动，提高了居住舒适性。崔宏志[10]将石蜡作为相变材料制备相变钢球，加入混凝土中预制成相变能量桩。Chang等[11]以硬脂酸丁酯作为相变材料，钢球作为载体，采用真空吸附法封装制备了相变钢球储能材料并通过抗压强度试验和导热性能试验研究其热力学性能。

相变混凝土与外界进行热交换时能够确保换热效率高且能源消耗较低，并且保持混凝土变形的稳定性，因此相变混凝土能量桩在建筑节能领域有着广阔的应用前景。

4 结论与展望

基于建筑节能的发展理念，固-液相变材料将成为未来建筑领域的重点研究对象，具有相变性质稳定、节约成本等优点。但还存在单一性、材料泄露等问题，因此制备新型的复合相变材料，并为其选择合适的载体材料进行封装，按不同比例配制新型相变储能混凝土，应在未来研究中重点关注。

参考文献：

[1]俞祥威.建筑节能用相变材料的研究现状及展望[J].城市建设理论研究（电子版），2017（19）：104.

[2]尹宗宇.二元复合相变储能混凝土的制备与性能研究[D].大连交通大学，2020.

[3]王誉程，祁影霞，陆熠璇，芦洋.石蜡/十八酸/十八醇复合材料的制备及蓄/放热性能[J].应用化学，2021，38（08）：969-975.

[4]杜文清，费华，顾庆军，王林雅，刘玉兰，王艳.癸酸-石蜡二元低共熔复合相变材料的制备及性能研究[J].太阳能学报，2021，42（07）：251-256.

[5]吴学红，王强伟，陈亚楠，郎旭锋，刘鹤，陈恒，余文露.石蜡-十二醇二元相变材料制备及其性能研究[J/OL].化工新型材料：1-6[2021-11-30].

[6]沈永亮，刘淑丽，胡鹤蓝，蔡景羊，张彦军，卢军.陶粒/石蜡定型相变材料混凝土的制备及热性能研究[J].中国建筑金属结构，2020（02）：54-57.

[7]聂志新，周建庭，张华彬，杨娟，马虎.月桂酸/膨胀石墨相变混凝土的制备与性能研究[J].硅酸盐通报，2019，38（07）：2235-2241.

[8]肖力光，王敬维.不同载体的复合相变材料的制备及热性能研究[J].化工新型材料，2020，48（07）：57-59.

[9] Wang Q， Zhang C B， Ding Z Y， et al. Study on the thermal properties of paraffin/ceramsite phase change concrete[J]. Advanced Materials Research， 2014， 838-841：91-95.

[10]崔宏志，李宇博，包小华，冯唐杰，齐贺.饱和砂土地基相变桩的热力学特性试验研究[J].防灾减灾工程学报，2019，39（04）：564-571.

[11] Chang H， Jin L. Preparation and heat transfer performance of steel ball phase change concrete[J]. Journal of New Materials for Electrochemical Systems， 2020， 23（3）：204-212.

基金项目：吉林建筑大学大学生创新创业项目（S202110191083 ）

作者简介：赵龙朝（2000.10-），男，汉族，河南省南阳市人，吉林建筑大学地质工程专业学生。