相变材料掺杂改性SiO2气凝胶的制备及性能研究文献综述

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文 献 综 述

1 引言

相变材料(phasechange material , PCM)是近年来国内外在能源利用和材料科学方面开发研究十分活跃的领域。它是利用相变材料在温度高于相变点时吸收热量而发生相变(融化蓄势过程), 当温度下降, 低于相变点时, 发生逆向相变(凝固放热过程)进行工作的。利用相变材料这种蓄热、放热作用, 可以调整、控制工作源或材料周围环境的温度, 这样, 能够减轻能源的供求之间在时间和速度上的不匹配程度。随着能源的渐趋紧张,探索相变材料的新用途已引起国内外广泛的重视。相变材料在产生相变能够吸收发热体的热量, 使其温度不再升高或升高较少;当发热体不工作时, 其温度降低, 相变材料可以恢复原来的相结构, 因此可以多次重复使用。气凝胶是迄今为止发现的热导率最低密度最低的固体材料。是一种良好的绝热材料。最常见和最容易制备的是SiO₂气凝胶。目前SiO₂气凝胶已得到深入广泛的研究。这种气凝胶具有极低的密度和热导率，可以用于保温隔热方面。传统的相变材料虽然具有较好的储热效果，但是热导率较高。本课题旨在制备出具有隔热、低热导率、低密度的相变材料掺杂改性SiO₂气凝胶。

2相变材料掺杂改性SiO₂气凝胶

2.1相变材料

相变材料是在某一特定温度下，能够从一种状态转变为另一种状态的物质，物质的分子迅速由有序向无序转变（反之亦然），同时伴随着吸热和放热的现象。

相变贮热材料根据相变形式、相变过程可以分为固-固相变, 固-液相变和气-液相变三大类, 按照其成分又大致可分为无机物和无机物组成的低共熔物, 及有机物和有机物组成的低共熔物两类。

固-液相变材料在温度高于相变点时, 吸收热量, 物相由固相变为液相, 当温度下降, 低于相变点时, 放出热量, 物相又由液相变为固相, 可以重复多次使用。它具有成本低, 相变潜热大, 相变温度范围较宽等优点。固-固相变材料相变时无液相产生, 体积变化小, 无毒无腐蚀, 对容器材料和技术条件要求不高,其相变潜热和固-液相变有同一数量级, 而且具有过冷度轻, 使用寿命长, 热效率高等优点, 是一种理想的贮热材料, 日益受到人们的重视。

作为相变材料, 有如下要求:1.相变温度正是需要控制的特定温度。2.具有足够大的相变热。3.相变时膨胀收缩性小。4.相变的可逆性好。5.无毒性和腐蚀性。6.原料价廉易得。下表为一些高温相变材料的热物性：