什么是相变材料？应用领域有哪些？分类及优缺点一览

1、相变材料

相变材料(PCM-Phase Change Material)是一种由于温度的变化导致物质状态发生改变同时提供潜热的物质。对于物质来说各向均匀同性的，确定不变的原子结构形态构成了物质的相。物质一般情况下会处于H种基本的状态，固体、液体、气体也就构成了物质兰种最基本的相。在物质发生相变的过程中会伴随着能量的变化，在这个过程中系统能量的变化导致物质原子结构所发生的改变称为相变。生活中最常见且最典型的相变材料是水，水有三种不同的形态，即液态(水)，固态(冰)和气态(水蒸气)。

2、相变材料分类及优缺点

(1)根据相变形式和过程的不同，分为固-固、固-液、固-气和液-气相变材料

固-固相变材料主要包含无机盐、多元醇以及交联高密度聚乙烯这三类。固-固相变材料最大的优点就是相变过程所需容积较小，且不存在液相物质泄漏的问题，而且无毒害、无腐蚀、过冷度小、热效率高，呈现出良好的应用前景。固-液相变材料通常有无机物相变材料和有机物相变材料这两种，其优点就是较宽的相变温度范围、较大的相变潜热和较低廉的成本。

(2)按照相变材料的成分不同又大致可分为有机类(包括高分子)相变材料和无机类相变材料

有机类相变材料以直链烷烃、脂肪酸、脂肪醇、多元醇以及高分子相变材料、层状钙钛矿、高分子类聚合物等为代表。

优点：在固体状态时成型性较好，不易出现过冷和分离现象，并且对材料的腐蚀性较小，性能比较稳定，毒性小，成本低

缺点：导热系数小，导致对热量变化的响应速度，密度较低、储能能力较小，并且有机物一般熔点较低、不适与高温场合

无机类相变材料又分为：熔融盐类、合金类和复合类

熔融盐类一股由碱金属的氟化物、氯化物、硝酸盐、碳酸盐等组成，一般应用于中高温领域，120~1000°C及以上。可以应用于小功率电站、太阳能发电、工业余热回收等方面。

合金类相变储热材抖主要由单一金属或多种金属等组成的二元、三元或四元合金，在中高温相变储热应用中，金属材料的储 热性能占有明显的优势，且相变稳定性好、 性价比高、使用寿命长;但此类材料 密度较离和相变潜热较低 ，导致其在对重量较敏感的储热领域关注度不高。

复合类相变材料可实现相变材料的微封装以解决相变材料的相分离、导热性能差、储热密度不高以及储/释热性能的结构优化等问题;但微胶囊在实现较好的封装效果的同时往往难以实现热性能的提高。

3、相变材料应用领域及筛选原则

相变材料拥有储热(或储能)的能力，而且清洁、无污染，被广泛应用于建筑、服装、制冷、航天、军事、通讯以及电力等行业，一般来说，不是所有的相变材料都具备应用价值，实际应用领域对相变材料的性质有全面的要求：

(1)相变温度合适;

(2) 相变潜热要大一些;

(3)导热性能要合适;

(4)性能稳定;

(5)良好的相变可逆性，过冷度小;

(6)符合环保要求;

(7)不易燃、易爆或氧化;

(8)较低的蒸气压;

(9)材料的密度大些，确保单位体积蓄热密度大;

(10)较小的体积膨胀系数;

(11)原料易得、成本低廉。

来源：《环保公用行业：如何看待电力行业温控热管理“双碳”加持储能可期-210830(26页).pdf》

《汽车零部件行业：热管理行业需求升级千亿市场空间值得期待-211109(22页).pdf》