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相變材料簡介


相變材料(PCM - Phase Change Material)是指隨溫度變化而改變形態并能提供潛熱的物質。相變材料由固態變為液態或由液態變為固態的過程稱為相變過程,

這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。     


相變材料可分為有機(Organic)和無機(Inorganic) 相變材料。亦可分為水合(Hydrated)相變材料和蠟質(Paraffin Wax)相變材料.   


我們常見的相變材料非水莫屬了,當溫度低至0°C 時,水由液態變為固態(結冰)。當溫度高于0°C時水由固態變為液態(溶解)。在結冰過程中吸入并儲存了大量的冷能量,而在溶解過程中吸收大量的熱能量。冰的數量(體積)越大,溶解過程需要的時間越長。這是相變材料的一個典型的例子。  


從以上的例子可看出,相變材料實際上可作為能量存儲器。這種特性在節能,溫度控制等領域有著非常大的意義。因此,相變材料及其應用成為廣泛的研究課題。  


相變材料的蓄熱機理與特點    相變材料具有在一定溫度范圍內改變其物理狀態的能力。以固-液相變為例,在加熱到熔化溫度時,就產生從固態到液態的相變,熔化的過程中,相變材料吸收并儲存大量的潛熱;當相變材料冷卻時,儲存的熱量在一定的溫度范圍內要散發到環境中去,進行從液態到固態的逆相變。在這兩種相變過程中,所儲存或釋放的能量稱為相變潛熱。


物理狀態發生變化時,材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變,形成一個寬的溫度平臺,雖然溫度不變,但吸收或釋放的潛熱卻相當大。    


相變材料的分類相變材料主要包括無機PCM、有機PCM和復合PCM三類。其中,無機類PCM主要有結晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬或合金類等;有機類PCM主要包括石蠟、醋酸和其他有機物;近年來,復合相變儲熱材料應運而生,它既能有效克服單一的無機物或有機物相變儲熱材料存在的缺點,又可以改善相變材料的應用效果以及拓展其應用范圍。因此,研制復合相變儲熱材料已成為儲熱材料領域的熱點研究課題。但是混合相變材料也可能會帶來相變潛熱下降,或在長期的相變過程中容易變性等缺點。


應用潛力:  相變材料在其相變溫度附近發生相變,釋放或吸收大量熱量,相變材料的這一特征可被用于儲存能量或控制環境溫度目的,在許多領域具有應用價值。    


相變材料具有應用領域非常廣泛的特點,在建筑節能、現代農業溫室、太陽能利用、生物醫藥制品及食品的冷藏和運輸、物理醫療(熱療)、電子設備散熱、運動員降溫(保暖)服飾、特殊控溫服裝、航天科技、軍事紅外偽裝、電力調峰應用、工業余熱儲存利用等諸多領域均具有明顯的應用價值。  


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