石蠟基相變材料在儲(chǔ)熱領(lǐng)域的研究進(jìn)展

摘 要：儲(chǔ)熱技術(shù)作為一種常見(jiàn)且高效的能量?jī)?chǔ)存方式，可有效解決熱能供需雙方時(shí)間、強(qiáng)度、地點(diǎn)不一致的問(wèn)題，將熱能的利用更加合理化。儲(chǔ)熱技術(shù)種類繁多，其中相變儲(chǔ)熱技術(shù)因其簡(jiǎn)單、安全、高效的特點(diǎn)逐漸成為研究的熱點(diǎn)，其技術(shù)原理是利用儲(chǔ)熱材料的相變化進(jìn)行熱量的吸收與釋放，且在此過(guò)程中系統(tǒng)的溫度基本不變。該文介紹不同種類的儲(chǔ)熱方式及其優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)綜述石蠟基相變材料的分類及其在各自儲(chǔ)熱領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，最后對(duì)石蠟基相變材料的發(fā)展方向進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)熱技術(shù)；相變儲(chǔ)熱；石蠟基；相變材料；研究現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TQ050.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）24-0079-06

Abstract： As a common and efficient way of energy storage， heat storage technology can effectively solve the problem of inconsistency between supply and demand of thermal energy in time， intensity and place， and make the utilization of thermal energy more rational. Among them， phase change heat storage technology has gradually become a research hotspot because of its simplicity， safety and high efficiency. Its technical principle is to use the phase change of heat storage materials to absorb and release heat， and the temperature of the system is basically unchanged in this process. This paper introduces different kinds of heat storage methods and their advantages and disadvantages. At the same time， the classification and application status of paraffin-based phase change materials in their respective heat storage fields are summarized， and their existing problems are summarized. Finally， the development direction of paraffin-based phase change materials is prospected.

Keywords： heat storage technology; phase change heat storage; paraffin-based; phase change materials; research status

化石能源在世界能源體系中占據(jù)主導(dǎo)地位，但是人口的增加，導(dǎo)致了化石能源的過(guò)度消耗，這也帶來(lái)了諸多問(wèn)題，例如化石能源逐漸枯竭、巨大的環(huán)境污染、能源使用成本的增加，這些問(wèn)題制約著社會(huì)和工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題更是關(guān)乎所有人的生命健康。為了解決這些問(wèn)題，人們一方面積極尋找綠色的可再生能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能等，這些能源數(shù)量豐富但是具有間歇性，導(dǎo)致了應(yīng)用范圍受限；另一方面人們也在尋求提高能源利用效率的辦法，如電力系統(tǒng)的削峰填谷、廢熱的回收再利用等，希望借此將能源的使用合理化。

熱能是化石燃料轉(zhuǎn)化后最為重要的存在形式，同時(shí)也是人們生產(chǎn)生活中最為常見(jiàn)的能量之一，但是熱能的使用強(qiáng)調(diào)時(shí)效性，這也就導(dǎo)致了大量的熱能無(wú)法得到有效利用而被直接排放，從而導(dǎo)致了熱能和化石燃料的大量浪費(fèi)。熱能供應(yīng)具有時(shí)間和空間上存在差異的問(wèn)題，熱能儲(chǔ)存技術(shù)不僅解決了熱能間歇性供應(yīng)的問(wèn)題，而且可以降低能源系統(tǒng)的使用成本。例如將鋼廠排出的廢熱輸入進(jìn)居民區(qū)用于取暖，將其所產(chǎn)生的大量冷卻水輸送給商業(yè)洗浴場(chǎng)所用于人們洗浴等。除此之外，儲(chǔ)熱技術(shù)在太陽(yáng)能與熱能轉(zhuǎn)化領(lǐng)域、建筑材料保溫和冷鏈保溫運(yùn)輸領(lǐng)域都得到了極大發(fā)展。

1 儲(chǔ)熱技術(shù)概述

儲(chǔ)熱技術(shù)是利用不同形式將所需的熱量?jī)?chǔ)存在相應(yīng)的物質(zhì)中，當(dāng)需要這些熱量時(shí)，可以隨時(shí)將這些熱量釋放加以利用。儲(chǔ)熱技術(shù)可以分為3類，即顯熱儲(chǔ)熱技術(shù)、相變儲(chǔ)熱技術(shù)及化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)[1]。3種儲(chǔ)熱方式各有特點(diǎn)。

1.1 化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)

化學(xué)儲(chǔ)熱的原理是儲(chǔ)熱材料中的介質(zhì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)需要這些能量時(shí)，再通過(guò)可逆反應(yīng)將這些化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能?；瘜W(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)通常具有優(yōu)越的理論能量密度和無(wú)限期儲(chǔ)存熱量的能力，其在儲(chǔ)熱過(guò)程中能量損耗較少，儲(chǔ)存溫度范圍較大?；瘜W(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)可分為2種，一種是以可逆化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的儲(chǔ)熱方式，另一種是基于吸附的熱化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱方式[2]。熱化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱方式通過(guò)化學(xué)鍵的生成和斷裂來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量的吸收和釋放，例如Ca（OH）2/CaO、Sr（OH）2/SrO的氫氧化物循環(huán)反應(yīng)；CaCO3/CaO和SrCO3/SrO的碳酸鹽循環(huán)反應(yīng)；BaO2/BaO金屬的氧化還原反應(yīng)等[3]。其溫度使用范圍上限可達(dá)上千攝氏度，適用性很高。吸附型化學(xué)儲(chǔ)熱方式通過(guò)固體、液體或者氣體吸附和脫附某種介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量的吸收與釋放。這些介質(zhì)大多為熔融鹽和水合鹽[4]，如MgSO4·7H2O，MgCl2·6H2O，CaCl2·2H2O等。Huo等[5]通過(guò)采用固-氣化學(xué)吸熱方式，以13X沸石為基體，制備了13X沸石/MgSO4復(fù)合吸附劑，其可以與水蒸氣發(fā)生水合反應(yīng)，從而達(dá)到蓄熱的作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MgSO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的復(fù)合材料在25±1 ℃下，其蓄熱密度可以達(dá)到438.4 kJ/kg。隨后通過(guò)添加適量的LiCl不僅改善了吸附反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和吸附容量，而且降低了解吸溫度，從而提高了整體儲(chǔ)熱性能。Reynolds等[6]研究制備了一種新型的膨脹石墨/藻酸鹽聚合物基體，并以CaCl2作為儲(chǔ)熱物質(zhì)，將二者在溶液中進(jìn)行交聯(lián)和浸漬，最終制備成了一種新型的復(fù)合化學(xué)儲(chǔ)熱材料，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，這種材料的尺寸和形狀可以隨意調(diào)整，這有利于適用多種應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)該種材料較傳統(tǒng)的蛭石/CaCl2復(fù)合材料擁有更高的堆積密度、儲(chǔ)熱密度及熱導(dǎo)率，由于此材料的成本較低，無(wú)毒，且合成路線簡(jiǎn)單易擴(kuò)展，所以可以輕松擴(kuò)大規(guī)模用于商業(yè)化生產(chǎn)。雖然該種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)明顯，但是也存在一些問(wèn)題，例如儲(chǔ)能材料的腐蝕性，其內(nèi)部反映的不穩(wěn)定性及循環(huán)穩(wěn)定差等，這些都制約著該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。

1.2 顯熱儲(chǔ)熱技術(shù)

顯熱儲(chǔ)熱技術(shù)的基礎(chǔ)是通過(guò)提高儲(chǔ)存介質(zhì)的溫度來(lái)儲(chǔ)存熱量，并在材料冷卻時(shí)重新獲得儲(chǔ)存的熱量，該技術(shù)性能主要取決于儲(chǔ)熱材料的熱行為。液體介質(zhì)和固體介質(zhì)都可以當(dāng)作儲(chǔ)熱材料使用，常見(jiàn)的包括水、油、巖石等[7]。顯熱儲(chǔ)熱是成本最便宜的儲(chǔ)熱技術(shù)，也是生產(chǎn)生活中最常用的技術(shù)，目前主要用于住宅熱水箱、空間采暖、工業(yè)冷卻塔中。但是由于該種技術(shù)的儲(chǔ)熱材料的蓄熱密度較低，這就意味著整個(gè)蓄熱系統(tǒng)體積龐大，整體造價(jià)偏高。

Diago等[8]研究了利用沙漠中沙子作為一種合理的蓄熱材料的潛力。將不同沙漠地區(qū)的樣品進(jìn)行熱物理和機(jī)械性能檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，所有樣品在650～1 000 ℃的溫度范圍內(nèi)熱穩(wěn)定性良好。樣品的比熱容隨溫度升高而增加，在200～1 000 ℃的溫度范圍內(nèi)平均值為790～1 000 J/（kg·℃）。

Zang等[9]通過(guò)將鋼渣進(jìn)行預(yù)處理 ，并將其與氧化鎂和耐火黏土充分混合制備了一種新型的顯熱儲(chǔ)熱材料，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，該種材料其抗壓強(qiáng)度穩(wěn)定在80 MPa左右，導(dǎo)熱系數(shù)為1.13 W/（m·K），蓄熱密度為1 222.168 J/g。同時(shí)其經(jīng)過(guò)300次熱循環(huán)后，試樣的形狀保持不變。

與固態(tài)儲(chǔ)能材料相比，液態(tài)儲(chǔ)能材料具有更好的導(dǎo)熱性和儲(chǔ)能能力，由于水在達(dá)到沸點(diǎn)后變成水蒸氣，其本身具有腐蝕性，而油類儲(chǔ)熱材料具有無(wú)腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)，但是其成本會(huì)有所提高，針對(duì)這一點(diǎn)，Ganapathivaman等[10]采用廢機(jī)油作為儲(chǔ)熱材料并將其應(yīng)用在真空管集熱器系統(tǒng)中，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其具有良好的儲(chǔ)熱性能及經(jīng)濟(jì)性。

1.3 相變儲(chǔ)熱技術(shù)

相變儲(chǔ)熱技術(shù)的原理是利用相變材料在發(fā)生相轉(zhuǎn)變時(shí)吸收或者放出熱量且溫度保持不變這一特性進(jìn)行熱量的儲(chǔ)存及釋放。在熱力學(xué)中，相變是物質(zhì)從一種狀態(tài)（固體、液體、氣體和等離子體）到另一種狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。當(dāng)系統(tǒng)提供或損失足夠的能量時(shí)，就會(huì)發(fā)生相變，然而由于固-氣及氣-液相變過(guò)程體積變換率太大，所以該方面的研究相對(duì)較少。目前研究者的研究方向主要集中在固-固相變及固-液相變上，這2類相變的特點(diǎn)是相平衡特性好、體積變化小、工作溫度下蒸氣壓較低[11]。相變儲(chǔ)熱技術(shù)的核心是相變材料（PCM）的選用，相變材料按其工作溫度大致分為3類，其一為低溫相變材料，應(yīng)用領(lǐng)域主要為冷鏈運(yùn)輸、服裝、微電子和建筑溫度調(diào)節(jié)等；其二是中溫相變材料，主要應(yīng)用在太陽(yáng)能光熱儲(chǔ)存、工業(yè)裝置冷卻等；其三為高溫相變材料，主要用于航空航天儀器的保護(hù)。按照成分組成也可以分為3類，其一為無(wú)機(jī)相變材料，這類材料包括鹽類物質(zhì)、鹽類水合物、金屬和合金等，這些物質(zhì)大多具有較高的熱導(dǎo)率但同時(shí)也會(huì)對(duì)金屬具有強(qiáng)烈的腐蝕性，有的材料還會(huì)發(fā)生相偏析和過(guò)冷現(xiàn)象；其二為有機(jī)相變材料，包括石蠟、烷烴、脂肪酸等，這類物質(zhì)過(guò)冷現(xiàn)象不明顯，儲(chǔ)熱量大，但是熱量?jī)?chǔ)存速度一般較慢；其三為共晶相變材料，該材料是由幾種不同的相變材料均勻混合而成，它們可以是無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)、無(wú)機(jī)-有機(jī)，也可以是有機(jī)-無(wú)機(jī)的形式[12]，這種材料的優(yōu)點(diǎn)是其工作溫度可以隨意調(diào)節(jié)，這降低了該材料對(duì)于應(yīng)用環(huán)境的匹配難度。

2 石蠟基相變材料

相變材料的選取原則是材料本身具有較高的潛熱值，無(wú)過(guò)冷或過(guò)冷現(xiàn)象不明顯，無(wú)毒，成本低廉，來(lái)源豐富[13]，性質(zhì)穩(wěn)定。石蠟基相變材料具有以上性質(zhì)，其潛熱值在150～230 J/g，本身是多種烷烴的混合物，相變溫度和潛熱大小與碳鏈長(zhǎng)度及結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以可通過(guò)常規(guī)的切割方式得到符合需要的相變溫度的石蠟，這極大地增加了該類材料的適用范圍。近些年，對(duì)于石蠟相變儲(chǔ)熱技術(shù)的研究和應(yīng)用越來(lái)越多，在新能源電池控溫、服飾保溫、太陽(yáng)能儲(chǔ)熱等領(lǐng)域都可以看見(jiàn)該技術(shù)的身影。盡管石蠟擁有以上優(yōu)點(diǎn)，但是石蠟的熱導(dǎo)率很低，可能是由于非晶態(tài)性質(zhì)和缺乏有效傳熱的互連路徑，導(dǎo)致了儲(chǔ)熱材料的高熱阻，因此熱量?jī)?chǔ)存和回收的時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)。除此之外，由于石蠟屬于固-液相變材料，在發(fā)生相變時(shí)熔化成液體，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)熱系統(tǒng)的安全性受到威脅，同時(shí)也會(huì)降低其循環(huán)使用的效率。研究者正在尋求在保留石蠟原有優(yōu)點(diǎn)的前提下解決以上缺陷的方法，例如加入高導(dǎo)熱性物質(zhì)（納米金屬顆粒、石墨等），同時(shí)采用各種方法來(lái)限制熔化后液體的流動(dòng)，常見(jiàn)的方式有微膠囊化、利用多孔材料封裝等。

石蠟基相變材料包括單一的石蠟相變材料，也有與其他物質(zhì)混合而成的復(fù)合相變材料，由于制備方式和組成成分不同，所應(yīng)用的領(lǐng)域也不盡相同。

2.1 多孔復(fù)合相變材料

多孔復(fù)合相變材料是由石蠟為相變材料，利用多孔材料疏松多孔的結(jié)構(gòu)及其超大的比表面積，在吸附力和毛細(xì)作用的影響下將石蠟液體吸附在其內(nèi)部，達(dá)到形狀穩(wěn)定的目的，常見(jiàn)的多孔材料有石墨、蛭石等。

Yang等[14]以石墨粉和碳酸氫銨（NH4HCO3）的固體混合物為原料，采用壓制干燥法制備了三維多孔石墨（PG）泡沫，這種材料既可以吸附住石蠟又可以構(gòu)成導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，提高了復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。本文將這種材料與液體石蠟進(jìn)行真空浸漬后制備的復(fù)合相變材料進(jìn)行表征后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)石墨體積分?jǐn)?shù)為35.55%時(shí)復(fù)合材料可達(dá)到19.27 W/m·K的超高導(dǎo)熱系數(shù)，是石蠟的76.08倍，并且該材料也具備良好的熱循環(huán)穩(wěn)定性，說(shuō)明其在儲(chǔ)熱領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景

Wu等[15]以工業(yè)廢鐵尾礦的顆粒和石墨粉為原料，采用泡沫凝膠法和碳熱還原反應(yīng)制備了一種孔隙率為79.9%～90.7%可調(diào)的SiC多孔陶瓷載體。然后以石蠟為相變材料，采用共混法制備了石蠟/SiC形狀穩(wěn)定的相變材料。對(duì)復(fù)合相變材料力學(xué)性能和熱性能進(jìn)行表征發(fā)現(xiàn)，其潛熱為138.5 J/g，抗壓強(qiáng)度可達(dá)到2.0～2.3 MPa，導(dǎo)熱系數(shù)在0.7～0.73 W/m·K，較石蠟顯著提高，儲(chǔ)放熱效率是石蠟的2.3～3.3倍，可以滿足功能材料的應(yīng)用要求。

Zhao等[16]利用一種簡(jiǎn)易的方法成功制備了一種多孔材料AlN/C。以多孔的AlN/C為支撐材料，合成了石蠟/AlN/C復(fù)合相變材料，在最優(yōu)工藝條件下，其潛熱值達(dá)到了139.7±0.4 J/g，導(dǎo)熱系數(shù)為0.506±0.002 W/m·K，比純石蠟提高了145%±3%，經(jīng)過(guò)100次熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)后其形狀穩(wěn)定性高且無(wú)熱焓值降低。

Chang等[17]在多孔銅-石墨烯（G-Cu）異質(zhì)結(jié)構(gòu)中浸漬了石蠟，設(shè)計(jì)了一種新型形狀穩(wěn)定的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱材料，該材料具有高導(dǎo)熱性、高太陽(yáng)能吸收率、防泄漏性能。復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)2.99 W/（m·K）。此外經(jīng)過(guò)表面修飾的石墨烯納米顆粒能夠直接吸收和儲(chǔ)存太陽(yáng)能，與純石蠟相比，該材料具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率和更長(zhǎng)的供電時(shí)間，適用于太陽(yáng)能電系統(tǒng)。

2.2 高分子石蠟復(fù)合相變材料

利用高分子聚合物對(duì)石蠟相變材料晶型封裝和改性也是較為常用的手段，該種方法可以利用聚合物本身的特性，使得制備后的復(fù)合相變材料也具有某種特性，例如較高的剛度、柔性、形狀記憶性等，常見(jiàn)的材料有低密度聚乙烯、聚氨酯、烯烴嵌段共聚物（OBC）等。

Jiang等[18]采用熔融共混法，將石蠟、烯烴嵌段共聚物（OBC）和碳纖維共混制備了一種新的復(fù)合相變材料，經(jīng)測(cè)試后該種材料的潛熱值為191.8 J/g，導(dǎo)熱系數(shù)為0.542 W/（m·K），是純石蠟的1.3倍，該材料利用OBC具有獨(dú)特的軟鏈段和硬鏈段雙重結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得材料具有良好的防泄漏性能的同時(shí)還具有了良好的柔韌性及形狀記憶性。

Sun等[19]以石蠟（PA）為相變材料，苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯（SEBS）和OBC為支撐，碳納米管（CNT）作為高效光吸收材料，制備了一種具有光熱轉(zhuǎn)換功能的太陽(yáng)能熱儲(chǔ)能復(fù)合形態(tài)穩(wěn)定相變材料（FSPCM）。該種材料具有良好的柔韌性、熱可靠性、熱穩(wěn)定性。當(dāng)CNT含量為8%時(shí)，PA/SEBS/OBC/CNT復(fù)合材料的潛熱為136.2 J/g，光熱轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了83.2％。

石蠟相變材料可以用于電池的熱管理系統(tǒng)，但是其抗穿刺能力較差，Zhang等[20]利用石蠟/氮化硼與螺旋編織的聚乙烯纖維織物相結(jié)合制備了一種具有高抗穿刺強(qiáng)度且高熱導(dǎo)率的復(fù)合材料。聚乙烯纖維的螺旋結(jié)構(gòu)與氮化硼網(wǎng)絡(luò)協(xié)同作用，使得材料整體的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到10.05 W/（m·K），該材料還具有47.13 N的高穿刺強(qiáng)度和18.45 MPa的拉伸強(qiáng)度，可以用于三元鋰電的熱管理系統(tǒng)。

2.3 納米相變材料

由于納米材料具有超高的比表面積及界面相互作用力，將其加入到石蠟中可以大幅改變石蠟的熱學(xué)和力學(xué)性能。納米材料可以替代傳統(tǒng)的大顆粒添加劑，賦予石蠟相變材料更為優(yōu)秀的性能。

Farbod等[21]用硫酸和硝酸處理碳納米管，使碳納米管具有不同的長(zhǎng)度，隨后利用十二胺對(duì)其進(jìn)行二次官能化，之后將不同濃度和長(zhǎng)度的碳納米管均勻地分散在石蠟中，最后用真空浸漬的方法將復(fù)合材料插入到石墨烯氣凝膠中，從而制備了一種新型復(fù)合相變材料。該材料相較于純石蠟，熔點(diǎn)降低，凝固點(diǎn)升高，熱導(dǎo)率有了較大的提升，同時(shí)具有非常好的形狀穩(wěn)定性。

Paul等[22]將合成的雜化石墨烯-銀納米填料分散在石蠟中制備了雜化納米復(fù)合相變材料。這一做法的主要目標(biāo)是提高材料的光學(xué)和熱物理特性，與純石蠟相比，雜化納米復(fù)合相變材料熱焓值增加了6.7%，熱導(dǎo)率提高了90%，對(duì)太陽(yáng)光的透射率為 0.01%表明，雜化納米復(fù)合材料可用于屏蔽紫外線，特別適用于建筑的熱管理系統(tǒng)。

Islam等[23]將納米銀顆粒摻入石蠟中用以提高材料熱導(dǎo)率，另外利用紫外光譜儀測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，該復(fù)合材料的透光率較石蠟下降了77%，表明復(fù)合材料在太陽(yáng)能管理中有潛在的應(yīng)用價(jià)值，利用此復(fù)合材料可以幫助減少建筑物吸收的太陽(yáng)輻射量，從而有助于減少冷卻負(fù)荷。此外，透光率的降低使復(fù)合材料在窗戶涂層等應(yīng)用中也很有前景，光透射的減少可以幫助減少眩光并改善視覺(jué)舒適度。

2.4 微膠囊石蠟基相變材料

微膠囊化的相變材料（MEPCMs）具有較高的比表面積，其內(nèi)部芯材借助外殼材料實(shí)現(xiàn)了與周圍環(huán)境的隔離，通過(guò)這種方式可以解決諸如石蠟泄漏、熱導(dǎo)率低、體積變化等問(wèn)題，此種材料還可以通過(guò)摻雜高導(dǎo)熱粒子提高熱響應(yīng)速度和換熱效率，從而實(shí)現(xiàn)更高效的熱能儲(chǔ)存和溫度控制。微膠囊殼層原材料的選擇是基于所需的性能和應(yīng)用，有機(jī)和無(wú)機(jī)材料都可以被用來(lái)制作外殼，常用的殼層材料有脲醛（UF）[24]、碳酸鈣（CaCO3）、聚氨酯和二氧化硅等。

Yamada等[25]利用正二十烷作為相變芯材，碳酸鈣作為殼層材料利用自組裝法制備了一種相變微膠囊，在pH=1的條件下，微膠囊的包覆率達(dá)到了69.2%，相變焓超過(guò)170 J/g，并且熱循環(huán)分析表現(xiàn)出良好的可靠性和相變能力的耐久性。

為了提高相變材料的光熱轉(zhuǎn)換能力，Zhang等[26]通過(guò)溶膠凝膠法將石蠟牢固地包裹在SiO2殼中，然后將聚多巴胺（PDA）沉積在二氧化硅殼上，利用PDA的還原性將還原后的Ag納米粒子均勻地固定在微膠囊表面。通過(guò)在微膠囊表面涂覆PDA，微膠囊的防滲漏性能顯著提高，另外Ag納米粒子的加入使得導(dǎo)熱性能和光熱轉(zhuǎn)換性能得到大幅提高。研究結(jié)果表明，微膠囊的相變焓超過(guò)130 J/g，其不僅具有優(yōu)異的抗菌性能，而且具有高達(dá)88.7%的光熱轉(zhuǎn)換效率。在太陽(yáng)能產(chǎn)品、智能織物、生物醫(yī)學(xué)治療方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

為了保持電池表面的最佳工作溫度并滿足儲(chǔ)熱技術(shù)的需求，基于相變材料的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)引起了越來(lái)越多研究者的興趣。Huang等[27]通過(guò)原位聚合法合成了一種以石蠟為核、三聚氰胺甲醛為殼的微膠囊，并利用甲醇對(duì)殼層材料進(jìn)行改性以降低毒性并提高熱穩(wěn)定性。此外，通過(guò)添加含量10 wt.%碳納米管使微導(dǎo)熱系數(shù)提高至0.50 W/（m·K），潛熱達(dá)到了139.64 J/g，將膠囊應(yīng)用在鋰離子電池上實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，其可以起到很好的降溫作用。

盡管微膠囊材料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是由于其制備方式相對(duì)復(fù)雜，包覆率相對(duì)較低，使得大量制備的成本提高，限制了其商業(yè)應(yīng)用的范圍，未來(lái)還需進(jìn)一步探索更加簡(jiǎn)易、高效的制備方式。

3 結(jié)論與展望

相變材料在儲(chǔ)熱領(lǐng)域的研究越來(lái)越多，其中石蠟基相變材料因其自身穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)及高潛熱值受到了諸多關(guān)注，其所應(yīng)用的領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，但是該種材料還存在一些問(wèn)題，未來(lái)研究方向應(yīng)集中在以下幾方面：

1）對(duì)石蠟基相變材料的熱導(dǎo)率、防泄漏性能、潛熱值及其過(guò)冷度等改性研究無(wú)法做到面面俱到，現(xiàn)有研究只能改善其中一種或幾種性能，未來(lái)需要開(kāi)發(fā)新的技術(shù)用以同時(shí)改善石蠟的所有缺陷，將石蠟基相變材料應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。

2）現(xiàn)有的部分石蠟基相變材料，例如石蠟微膠囊及納米類相變材料存在制備方式復(fù)雜、所用原料成本較高的問(wèn)題，未來(lái)研究應(yīng)尋求新的制備方式及材料來(lái)降低制備的成本并提高制備效率。

3）石蠟基相變材料的應(yīng)用現(xiàn)如今大多停留在實(shí)驗(yàn)室及小范圍試用階段，未來(lái)應(yīng)該加強(qiáng)其在大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用中的研究。

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