(江西理工大學建筑與測繪工程學院 江西 贛州 341000)

一、定形相變材料的封裝技術分類

定形相變材料的封裝技術分成多孔材料吸附法、微膠囊法和浸泡法。

(一)多孔材料吸附法

多孔材料具有比表面積大的優(yōu)勢，通過微結(jié)構(gòu)毛細作用，以多孔材料為基體可以吸附大量的相變材料。方曉明[1]等將膨潤土與硬脂酸用液相插層法復合，用XRD分析了硬脂酸質(zhì)量分數(shù)34%的有機膨潤土，發(fā)現(xiàn)制備的定形相變材料的圖譜與兩種原材料的圖譜明顯不同，這是因為膨潤土的納米層間有有硬脂酸分子填入，因而生成了新型的材料。用DSC分析了定形相變材料，發(fā)現(xiàn)相變溫度與硬脂酸的相近，相變潛熱數(shù)值與硬脂酸相變潛熱的百分比數(shù)值一樣接近，經(jīng)過500次熱循環(huán)實驗后其性能良好。趙思勰[2]等采用直接吸附法將膨脹珍珠巖與石蠟復合在一起，通過FT-IR分析、SEM分析、DSC分析等對定形相變材料進行研究，結(jié)果表明石蠟很好的填充與膨脹珍珠巖的微孔內(nèi)，膨脹珍珠巖最多可吸附66.6%的石蠟，DSC測得定形相變材料的相變溫度和相變潛熱分別為57.1℃和133J/g，F(xiàn)T-IR圖譜可知兩者之間的結(jié)合只是物理相嵌，無化學反應發(fā)生，TG測試可知其熱穩(wěn)定性良好。

(二)微膠囊法

微膠囊法就是利用特定方法，用1-1000μm的微膠囊封裝相變材料，其與墻體的接觸面積大，導熱系數(shù)大，泄漏小，但是制備技術要求較高。張毅[3]等利用原位聚合法，改變非離子和陰離子乳化劑制備了用三聚氰胺-甲醛樹脂為微膠囊包裹正十八烷的微膠囊相變材料，用FT-IR分析、SEM分析、DSC分析和激光粒度分析儀確定乳化劑與微膠囊形態(tài)和其潛熱的關系。發(fā)現(xiàn)利用非離子和陰離子復合乳化劑時，微膠囊相變材料的團聚現(xiàn)象有效減少，顆粒減小到0.1-1μm之間，相變潛熱提升至70.86J/g。尚建麗[4]等利用界面聚合法以聚脲和聚氨酯制備微膠囊包裹石蠟，并制備了單雙層壁材的微膠囊，用DSC分析和TG分析對單雙層膠囊進行研究，發(fā)現(xiàn)與單層膠囊對比，雙層膠囊合成過程反應更充分，產(chǎn)率更高，DSC分析測得相變溫度和潛熱分別為19.2℃和79.9J/g。

(三)浸泡法

浸泡法就是當相變材料變成液體時，再建筑材料放入其中浸漬，制作流程簡單，但是也會有泄漏和易腐蝕等現(xiàn)象發(fā)生。陳培海[5]等選用真空浸泡法，用凹凸棒作吸附材料，將正十八烷吸附進凹凸棒的微孔中形成定形相變材料。通過SEM分析和DSC分析，SEM分析得出正十八烷/凹凸棒材料結(jié)構(gòu)有比表面積大的優(yōu)點，DSC測試20次熱穩(wěn)定實驗后測試后正十八烷/凹凸棒材料的相變溫度以及潛熱下降不大，其熱穩(wěn)定性滿足工程要求。王亞[6]等以選用真空浸泡法，用自制三維網(wǎng)狀石墨烯作吸附載體吸附棕櫚酸，通過增加M系列石墨烯納米片占比至8%，復合材料的導熱系數(shù)為0.634W/(m·K)，比棕櫚酸導熱系數(shù)大3.2倍。

二、相變材料在建筑節(jié)能領域中的應用

建筑物在白天和晚上、夏季和冬季，電力的消耗量有很大的變化。由于這種變化，能源使用成本在高峰期和低谷期有所不同。利用相變材料在白天儲存能量，在夜間放出熱量的原理，將其運用于建筑材料中，可實現(xiàn)減小室內(nèi)溫度波動、提高人體舒適度、降低建筑結(jié)構(gòu)能耗、減少能源使用成本的效果。張巨松等[7]研究發(fā)現(xiàn)飽和脂肪酸/膨脹珍珠巖/骨膠復合相變砂漿的相變溫度比常規(guī)砂漿降低了4.7℃，比熱容是常規(guī)砂漿2倍，溫度波動遠小于常規(guī)砂漿，說明復合砂漿的溫度調(diào)節(jié)性能較好。錢利姣等[8]利用控溫模擬實驗研究了月桂酸-肉豆蔻酸/膨脹珍珠巖相變砂漿板的熱性能。模擬結(jié)果顯示，與普通砂漿板相比，復合板有較好的溫度調(diào)節(jié)效果，當LA-MA摻入量變大時，溫度調(diào)節(jié)效果越好。同樣，黃婷[9]對癸酸-月桂酸、癸酸-硬脂酸和月桂酸-硬脂酸復合膨脹珍珠巖三類相變房屋和普通房屋進行模擬實驗，發(fā)現(xiàn)它的室內(nèi)溫度波動不大，外墻內(nèi)壁與常規(guī)墻體內(nèi)壁的溫度相差最大2.5℃，說明新型房屋儲熱能力良好。此外，張毅等[10]分析了月桂酸-癸酸/硅藻土相變儲熱石膏板,發(fā)現(xiàn)相變儲熱石膏板的比熱容比常規(guī)石膏板更大,板材內(nèi)部溫度升降溫速率更慢，說明它的溫度調(diào)節(jié)強，有較好的保溫蓄熱性能,適合做輕質(zhì)保溫蓄熱建筑材料。鄧安仲等[11]對癸酸/SiO2復合墻體進行了隔熱控溫試驗研究，發(fā)現(xiàn)復合墻體可以通過外環(huán)境溫度差蓄放熱。

三、結(jié)束語

將相變技術應用于建筑節(jié)能領域，對于能源的節(jié)省和提高建筑室內(nèi)熱舒適度意義重大?，F(xiàn)今在相變材料在建筑中應用還存在諸如相變材料泄漏率太高、相變材料與圍護結(jié)構(gòu)導熱系數(shù)差等問題，在今后的研究可以從這方面著手解決