相變的案例
VirtualFlow | 熱管相變換熱仿真，支持不同尺度的氣液兩相相變計算
特別是在面對長距離、多點復雜熱源的散熱需求時，精確測量相變過程中的溫度、速度等參數變得極為困難，傳統的試驗方法不僅周期長、成本高，而且難以獲取全面準確的數據，這嚴重制約了熱管技術的進一步發展和應用。
積鼎科技CFD解決方案，助力熱管相變換熱仿真
積鼎科技基于自主研發的VirtualFlow軟件，為熱管領域的相變換熱問題提供了全方位的仿真解決方案。該方案通過對兩相流動的毛細力和沸騰換熱、冷凝換熱的深入研究，完善了相關的求解算法和物性參數庫，形成了熱管相變冷卻的整體解決方案。
（一）強大的算法與計算流程
VirtualFlow軟件具備在含有不凝性氣體的工質中計算蒸發及冷凝相變的能力，適用于蒸發器、冷凝器等設備的相變計算。
其多相流模型采用mixture模型，并啟用組分輸運模型，分別求解連續方程、體積分數方程、動量方程、能量方程和組分擴散方程。
蒸發和冷凝過程中的相變通過UDF在體積分數方程、能量方程和組分輸運方程中分別添加質量源項、能量源項和相等的質量源項實現。
這種算法能夠精確地模擬吸液芯的毛細現象、蒸發管的沸騰、冷凝器的冷凝等復雜現象，為熱管的設計與優化提供了堅實的技術支持。
（二）準確、可靠的計算結果
在實際案例中，VirtualFlow軟件展現了優秀的計算精度和可靠性。以某物理研究所的環路熱管項目為例，在50W功率下2D軸對稱條件下，蒸發器內的流場最終達到穩態，其液相體積分數、相變速率、液體/氣體總體積、質量流量等參數的計算結果與實驗趨勢高度一致。
蒸發器壁溫計算結果與測量結果的偏差基本控制在1.5℃以內，冷凝器部件仿真結果同樣表現出色。整機仿真結果顯示，隨著熱流密度的增高，冷凝器中的液體體積先減后增，這一結果與實際物理現象相符，充分驗證了軟件的準確性和可靠性。
展開 積鼎CFD VirtualFlow 基于熱限制相變和流固耦合模型的冷板共軛傳熱相變仿真
流固共軛換熱幾何模型
以下是關于固體熱源和相變的VirtualFlow設置。
04 計算結果
從圖中可以看出，液態冷媒從入口進入，隨著不斷被加熱溫度達到飽和溫度，液態冷媒開始發生相變，成為汽態冷媒，隨著繼續加熱，有的位置的溫度明顯升的較高，蒸汽的體積分數達到最大，如冷板上側離熱源最近，蒸汽的體積分數達到1.0，完全相變；而與其相對的另一側，蒸汽體積分數在0.5 左右，并沒有完全相變。
05 總結
1、在共軛傳熱相變模擬中，VirtualFLow開發了相應的模型，并在多個領域實現了應用和驗證，在國產軟件中實現了完全自主。
2、共軛傳熱幾何處理，商軟處理方式是，將固體域導入到前處理軟件，再提取流體域，再做共節點處理，最后劃分網格導入到求解器中。而VirtualFlow只需導入固體域，軟件會自動提取流體域，還能自動生成網格，大大節省了前處理時間。
3、VirtualFLow作為具備完全自主知識產權的國產軟件，可根據用戶需求進行深度二次開發。
通用計算流體力學軟件VirtualFlow，具備行業領先的網格建模與求解技術，和豐富的多相流物理模型及先進的相變模型，可模擬單相和多相/多組分物質流動、傳熱、界面追蹤、粒子追蹤、相變、水合物反應等復雜問題，可為工業各行業用戶提供專業級流體仿真解決方案。
展開 相變儲熱及卡諾電池研究進展
作為儲熱技術之一，相變儲熱因其儲熱密度較高、運行溫度恒定等特點受到廣泛關注，正逐步得到規模化應用；而卡諾電池作為一種新興的熱機械儲能技術，具有容量大、響應快、往返效率高等優點，且不受地理條件的限制，在電力系統調控和區域供能等方面具有廣闊的應用前景。
研究內容
一、固液相變及強化傳熱機理研究
固液相變問題的模擬廣泛采用焓值法，相界面溫度與相變溫度是保持一致的，而在實際的相變過程中，因表面張力或相界面運動的作用，相界面溫度與相變溫度之間會有偏差，即出現過冷或過熱現象，這是焓值法無法解決的。本研究基于相場法建立了可考慮過冷或過熱效應的固液相變模型，研究了半無限大區域內的雙區域凝固問題和二維方腔考慮自然對流的熔化問題，探討了動力學參數與過冷效應的定量關系，驗證了相場法處理固液相變過冷與過熱問題的可靠性；基于相場法進一步建立了表征體元尺度的金屬泡沫內固液相變的數學模型，研究了瑞利數、金屬泡沫孔隙形貌對相變材料熔化與凝固過程的影響，揭示了熔化與凝固過程中相場、流場和溫度場的演變規律，明晰了動力學參數對凝固過程的影響。該研究成果克服了焓值法無法考慮固液相變過冷或過熱效應的缺點，可以模擬更加真實的固液相變過程，具有一定的理論價值。
圖1 固液相變及強化傳熱機理研究：(a) 雙區域凝固問題；(b) 二維方腔自然對流熔化問題；(c) 表征體元尺度金屬泡沫內固液相變問題
二、高溫金屬相變材料的制備與可靠性研究
在太陽能熱發電、高溫余熱回收等高溫應用領域，鋁硅合金在單位體積儲熱量和導熱能力等方面比無機鹽相變材料更具優勢，且組成元素儲量高，成本可控，但循環穩定性和高溫腐蝕性嚴重限制了鋁硅合金作為相變材料的推廣應用。
展開 十篇綜述告訴你 相變材料的三大應用場景
【相變材料的綜述】
相變材料（phase change material，簡稱PCM），是指在物質發生相變時，可吸收或釋放大量能量（即相變焓）的一類材料。由于相變材料是利用潛熱儲能，儲熱密度大，蓄熱裝置結構緊湊，并且在相變過程中本身溫度基本不變，易于管理，隨著全球節能意識的提高，相變材料的這一特性引起了研究人員的重視，相變儲熱技術在儲能領域越來越大放異彩。
一、相變材料的篩選原則
相變材料種類很多，依照不同分類方法可以被分為很多種。例如，按照相變方式不同分類，可以分為固—固相變材料、固—液相變材料和固—氣相變材料；按照材料種類分，可分為無機相變材料、有機相變材料和復合相變材料[1]。生活中最常見的相變材料是水，早在數千年前，古人就懂得利用水的相變過程來進行實物保鮮或制冷。
雖然相變材料有很多種，但并不是所有相變材料都可被利用。目前公認的相變材料篩選原則如下[2]：
（1）相變溫度在實際應用操作范圍內。
（2）潛熱儲存能力高。
（3）導熱率高。
（4）穩定的化學和熱性能。
（5）無毒，無腐蝕性，對環境無害。
（6）成本低，易于獲得。
（7）相變過程中體積變化小。
（8）不發生過冷現象或過冷度很小。目前大多用的是固—液相變材料，由于相的改變，通常要對相變材料進行封裝以防泄露。
二、相變材料在太陽能領域的應用
目前，太陽能系統基本步入家家戶戶，但是也存在一些缺點，如：太陽能利用是間歇性的，夜晚不可用。將相變材料應用到太陽能系統，可以保證在沒有太陽輻射的情況下也可以應用太陽能。相變材料可以應用在太陽能熱電廠、太陽能空氣加熱器、太陽能熱水器、太陽能海水淡化器、太陽能炊具等等領域。[3]以下圖為例，該裝置主要包括三部分：a）太陽能系統單元，b）雙重管道熱能存儲器（TES），以及c）儲水箱。
展開 
相變散熱連載之 什么是相變
我們所說的物質的物理特性，都是在一定相態下所具有的，相態變化--相變了，流水成了堅冰；鋼筋鐵骨成了鋼水鐵水，諸多的物理特性都面目全非。
眾所周知，溫度、壓力是物質相變的重要原因。（為了便于討論，我們先把引起相變的兩因素中，暫時固定一個，即在一個標準大氣壓下，溫度對相變的作用。）溫度的作用雖然至關重要，然而只有達到了某一特定值，相變才能發生，這就是我們熟知的熔點、沸點，在大多情況下，溫度變化并不能導致相變，只能使物質發生熱脹冷縮。
熱脹冷縮
隨著溫度的變化，物質會熱脹冷縮，溫度升高體積增大。人們已經很精密的測量到一些物體隨溫度升高時長度增加，精確地記錄了一些物體的線膨脹系數。
因為物質是是由原子構成，熱脹了，肯定是原子之間的間隙增大、或是原子半徑脹大了。為什么溫度升高能夠增加間隙、增大半徑？
"溫度"最初是人類對外界冷熱的感知，現代有了各種溫度計來測量物質的冷熱程度。溫度實質上就是核外電子運轉的速度。核外電子速率加快，宏觀的表現就是溫度升高。
核外電子繞著原子核快速運轉著，價和電子則是繞著兩個核心進行價和運轉。溫度升高，核外電子速率加快，使得向心力加大，運轉的半徑也略微加大，結構元也略微加大，宏觀的表現是熱脹。反之，溫度降低，核外電子速率降低，減小了向心力--運轉半徑--結構元，宏觀的表現是冷縮。
然而，有的物質是冷脹熱縮，如零下4℃的水和冰。
溫度的作用
溫度對物質形態及結構的作用是巨大的。而熱脹冷縮的這種熱脹是有限的，這個限度是隨著溫度的升高，物質自身的狀態發生了變化。
如果溫度壓力超過了一定限度，物質的形態會發生巨大的變化，物質不只是簡單的熱脹冷縮，而是物質的相態發生了變化--相變，即：隨著物質的溫度升高、固體能相變成液體、液體能相變成氣體。
展開 相變過程材料的熱導率
材料發生相變時，人們早已知道熱容可以明顯增加，密度的變化很小，可以忽略，而通常認為熱擴散系數不受影響。
（a）相變過程中的熱擴散系數（lm）、相變反應速率和比熱之間的關系，（b）Cu2Se, Cu2S, Ag2S, 和Ag2Se的相變反應速率隨溫度的變化
（a）Cu2Se, Cu2S, Ag2S和Ag2Se的真實熱導率，（b）基于真實熱導率計算得到的Cu-2Se相變過程中的熱電優值zT
材料相變會吸收或釋放部分熱量，進而無法使用經典的熱傳導方程描述相變過程中的熱流輸運。研究團隊引入相變動力學方程進行校正，成功得到了適用于相變過程的熱傳導方程。基于該方程，發現相變可能會顯著影響材料熱擴散系數的測量。研究團隊引入了相變反應速率（B因子）來描述相變與熱擴散系數的關系，對于Ag2Se，B因子非常低，因此相變對熱擴散系數幾乎無影響。
相變時材料的真實熱導率需要同時去除額外增加的熱容和降低的熱擴散系數。高溫下材料的定容熱容為杜隆珀替值，因此很容易去除增加的熱容。而對熱擴散系數，基于校正后的熱輸運方程，可成功從測量的熱擴散系數中扣除相變的貢獻。采用該方法，成功獲得Cu2S，Cu2Se，Ag2S和Ag2Se四種材料在相變過程中的真實熱導率，其中Cu2Se的熱導率吻合采用表面熱損失法和3ω方法測量的數值，而校正后Cu2S和Ag2S的熱導率特性則與電輸運性能以及一級相變的特征相一致。
研究還發現，具有一級相變特征的Cu2S，Ag2S和Ag2Se材料在相變過程中熱導率沒有額外變化，從低溫相的數值直接過渡至高溫相的數值。但是，具有二級相變特征的Cu2Se在相變過程中熱導率出現顯著降低，在相變臨界點時達到最低點，表明二級相變過程中的臨界漲落可強烈散射聲子，降低熱導率。
展開 『下載』非相變熱管制作
非相變熱管制作成功了
此非相變熱管是一種根據與利用物質相變而導熱的原理相反的原理，即利用控制物質相變而導熱的原理制造出來的熱管。
其在導熱過程中完全無相變現象發生。
與相變熱管相比，其導熱速度能更快，導熱密度能更大。
初步實驗證明，目前制造出來的非相變熱管除了仍部分受到地球重力作用影響，垂直向下導熱效果還不理想外，其他相變熱管的缺點幾乎都已克服。特別是不凝氣體發生和工質回流不濟等功能性缺陷被從根本上解決了。（根據原理，只要繼續努力找到某個臨界值，非相變熱管的任意方向導熱是可以實現的。）
根據這個原理設計的制作工藝能利用任意管材和工質，以及利用工質的任意相態進行熱管制作并獲得相應的高效導熱結果。
非相變熱管的制造成功，并以其制作工藝的更加簡單化和更便于維修等優勢，將使熱管能以更低廉的價位，更長的使用壽命，更迅速，更大規模地走向熱傳導和熱交換應用領域。
普通相變熱管是利用相變原理導熱。而非相變熱管是利用控制相變來導熱。
相變原理讓物質受熱膨脹并發生相變，運動；然后釋熱，收縮，相變，運動，循環。在這樣的過程中，物質通過形變吸熱和釋熱并循環運動。
非相變原理是控制物質的隨熱（隨溫度）形變，從而迫使熱更快地通過各物質單元傳導出去。
前者是攜熱運動。后者是非攜熱運動。
如果用普通人能理解的例子來說明的話，前者就像是一組人用不斷奔跑的辦法傳送物質；后者為一組人排成行，用一個傳一個的辦法傳遞物質。
相變原理創造的是能盡快的奔跑條件和更便捷的路徑。
非相變原理創造的是盡可能統一的傳遞步驟和傳遞幅度。
精靈前段時間只是根據一些實驗數據和現象提出了非相變熱管設想。
最近才偶然悟出了進行非相變控制的道理，并使其變成了事實。
這主要是制造控制技術，與用什么工質無關。
其實，早在半年多前，精靈就夢想實現熱管中工質的熱諧振（或共振）狀態。卻一直苦于無法找到適當的方法。
展開 基于comsol的鋰電池組電化學耦合風冷相變分析 ￥2500
</p><p>相變材料的兩個指標參數，相變潛熱和相變溫度，基本圈定了一種材料所能適用的環境類型。相變潛熱越大，材料保持環境溫度恒定的能力越強。</p><p><br></p><p>3 相變材料的種類</p><p>相變材料可以分成無機相變材料、有機相變材料和復合相變材料三種。</p><p>3.1 無機相變材料，主要指無機水合鹽相變材料，其相變潛熱大，熔解溫度高。主要的無機相變材料：CaCl2·6H2O、Na2SO4·10H2O、CaBr2·6H2O、CH3COONa·3H2O 等。無機相變材料雖具有導熱系數大、價格便宜的優點，但存在過冷、相分離及腐蝕性強等缺陷。</p><p>3.2 有機相變材料，多種有機物的混合體，不同晶型和不同高分子支鏈結構的組合，帶來不同的恒溫范圍。這也造就了有機相變材料的一個顯著優點，能夠通過不同種類材料的混合達到調節相變溫度的目的；其另一個優點是，凝固時無過冷現象。石蠟和各種酸酯都屬于有機相變材料。</p><p><br></p><p>有機相變儲能材料主要包括固-液相變、固-固相變、復合相變三大類。</p><p><br></p><p>固-液相變材料，主要包括脂肪烴類、脂肪酸類、醇類和聚烯醇類等，優點是不易發生相分離及過冷，腐蝕性較小，潛熱大；缺點是液態下容易泄露。目前應用較多的主要是脂肪烴類與聚多元醇類化合物。</p><p><br></p><p>固-固相變材料，是通過材料晶型的轉換實現儲能與能量釋放的，優點在于體積變化小、無泄漏、無腐蝕和使用壽命長等。目前已經開發出的具有經濟潛力的固-固相變材料主要有：多元醇類、高分子類和層狀鈣鈦礦。</p><p><br></p><p>有機復合相變材料，指由相變材料與載體物質相結合形成的可保持固態形狀的相變材料。相變材料的組成有2 種材料：工作介質（相變材料）和載體物質。
展開 基于ANSYS的相變分析
基于ANSYS的相變分析
相變：
術語
理論
材料特性
瞬態分析指南
例題 - 飛輪的鑄造：
使用熱焓材料特性
通用后處理
時間歷程后處理
相 - 物質的一種確定原子結構形態，均勻同性。
有三種基本的相:
相變 - 系統能量的變化(增加或減少)可能導致物質的原子結構發生改變。 通常的相變過程稱為固結，溶化，汽化或凝固。
ANSYS涉及相變的重要有限元應用有:
液體的凝固或固結
固體的溶化
液-汽 相變問題需要的熱傳遞分析后進行流體分析。
許多計算流體動力學軟件可以處理液-汽流動和相變。
相變分析必須使用瞬態熱分析求解。
本章主要講解典型的相變問題：金屬的凝固過程。
當物質相變時，溫度保持不變。
例如，冰在 0 °C 準備溶解。
熱量輸入冰中，冰轉化為水。
冰完全轉化為水時，溫度還是0 °C。
當溫度不變時，熱量到哪里去了?
熱量在物質粒子狀態改變過程中被吸收了。
在物質相變種需要的熱量稱為溶化的 潛在熱量 。
相變分析必須考慮材料的潛在熱量。
熱焓材料特性(ENTH)用來計入潛在熱量。
熱焓由密度和比熱得出，在相變分析中應作為材料特性輸入。
模型中其它材料應輸入密度和比熱數值。
只要定義材料的比熱和密度或熱焓；而非全部。
熱焓數值隨溫度變化。因此，熱分析是非線性的。
在相變分析中，熱焓數值必須作為材料特性輸入。
經典(熱動力學) 熱焓數值單位是能量單位，為kJ 或BTU。單位熱焓單位為能量/質量，為kJ/kg 或BTU/lbm。
ANSYS熱焓材料特性單位為 能量/體積，為KJ/m3或 or BTU/ft3.
如果熱量/體積熱焓數值在某些材料中不能使用時，它可以用密度、比熱和物質潛在熱量得出。
展開 COMSOL相變傳熱模型 附COMSOL與MATLAB連接步驟下載
1.研究背景
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。
2. 模型介紹
如圖1幾何模型示意圖所示。相變材料的相變溫度為320K，熱流體入口的流速為0.1m/s，入口溫度為380K，熱流體壁厚為0.005m，模型計算過程中考慮了相變材料熔化過程中的溫差驅動以及體積力作用。
圖1 幾何模型示意圖
3. 物理模型及邊界條件設置
本模型主要采用COMSOL 6.0軟件中的層流、流體傳熱以及非等溫流動多物理場模塊，其中流體傳熱添加了相變材料。詳細的物理模型及邊界條件設置如圖2所示。
圖2 詳細的物理場選擇及邊界條件設置
4. 結果展示
圖3 熱管流體的流速云圖
圖4 模型區域的溫度分布
圖5 模型相體積分布
圖6 相體積動態變化
圖7 相變指示器
備注：本計算模型求解過程中，最終78%左右的相變材料發生相變。z
下載地址：COMSOL與MATLAB連接步驟
展開 相變存儲器的技術特點和發展趨勢
以相變存儲器為代表的多種新型存儲器技術因具備高集成度、低功耗等特點而受到國內外研究者的廣泛關注，本文介紹相變存儲器的工作原理、技術特點及其國內外最新研究進展。
一、相變存儲器的工作原理
相變存儲器（Phase Change Random Access Memory, 簡稱PCRAM）的基本結構如圖1所示，相變存儲器的基本存儲原理是在器件單元上施加不同寬度和高度的電壓或電流脈沖信號，使相變材料發生物理相態的變化，即晶態（低阻態）和非晶態 （高阻態）之間發生可逆相變互相轉換，從而實現信息的寫入 （“１”）和擦除（“０”）操作。相互轉換過程包含了晶態到非晶態的非晶化轉變以及非晶態到晶態的晶化轉變兩個過程，其中前者被稱為非晶化過程，后者被稱為晶化過程。然后依靠測量對比兩個物理相態間的電阻差異來實現信息的讀出，這種非破壞性的讀取過程，能夠確保準確地讀出器件單元中已存儲的信息。
相變材料在晶態和非晶態的時候電阻率差距相差幾個數量級，使得其具有較高的噪聲容限，足以區分“ 0”態和“ 1”態。目前各機構用的比較多的相變材料是硫屬化物（英特爾為代表）和含鍺、銻、碲的合成材料（GST），如Ge2Sb2Te5（意法半導體為代表）。
圖1: PCRAM結構示意圖
二、相變存儲器的技術特點
相變存儲器具有很多優點，比如可嵌入功能強、優異的可反復擦寫特性、穩定性好以及和ＣＭＯＳ工藝兼容等。到目前為止，還未發現ＰＣＲＡＭ 有明確的物理極限，研究表明相變材料的厚度降至２ｎｍ時，器件仍然能夠發生相變。
展開 
一種用于熱管理和紅外隱身STA-EGaIn基相變氣凝膠
盡管STA-EGaIn中的EGaIn具有優異的導熱性，但EGaIn與硬脂酸(STA)之間仍然存在熱阻，這將降低相變儲能復合材料的導熱性。降低熱阻是提高相變儲能復合材料導熱性的一種很有前途的方法。最近，通過被動熱管理調節紅外發射的能力賦予了PCMs在紅外隱身領域的潛在應用。然而，如何同時提高相變材料的熱管理和紅外隱身性能，提高相變焓，提高光熱轉換能力和導熱系數，目前的研究還很少。因此，有必要構建基于EGaIn的相變材料，同時提高相變焓、光熱轉換能力和導熱系數，以及多場景應用(熱管理和紅外隱身)，以擴展其在下一代新型高性能EGaIn基相變材料中的應用。
02
成果掠影
近期，新加坡國立大學材料科學與工程系Swee Ching Tan教授聯合南京林業大學付宇教授在開發具有高相變焓、光熱轉換能力和導熱系數的EGaIn基相變材料取得新進展。本研究通過簡單的機械球磨工藝制備了一種具有優異光吸收性能的新型EGaIn基相變儲能材料(STA-EGaIn)。采用定向冷凍干燥法和烷基化反應法制備了木片激發纖維素納米晶氣凝膠，同時提高了木片激發纖維素納米晶氣凝膠的防漏和浸漬性能。為了提高STA-EGaIn的導熱性能和光熱性能，引入MoS2來降低STA-EGaIn的界面熱阻，調整EGaIn基相變儲能復合材料的光吸收性能。所得復合材料具有優異的光熱轉換性能、高相變焓、防泄漏性能和增強的導熱性。結果表明，基于EGaIn的PCM可用于太陽輻照下儲能裝置(超級電容器)的溫度調節，在紅外隱身領域具有廣闊的應用前景。該工作為制備具有高光吸收性能的新型EGaIn基相變儲能材料和EGaIn在相變儲能和熱管理領域的廣泛應用鋪平了新的道路。
展開 電子設備熱設計(Thermal Design of Electronic Equipment)-10 相變傳熱與導彈導引頭散熱
此外，相變期間的熱傳遞并不總是隨著介質溫度的變化而發生。事實上，可以在溫度變化非常小的情況下實現非常大的熱傳遞速率。這就是相變傳熱的吸引力之一。此外，與自然或強制對流相比，增加溫差可能會導致傳熱系數降低。由于變量的數量，沒有準確的通用方程或相關性可供使用。在可用的方程中，大多數都有一個隨表面特性變化的經驗值，必須通過實驗進行評估。但在沒有實驗驗證的情況下，這些相關性的準確性可能只有50%。
盡管相變傳熱尚未廣泛用于電子冷卻，但隨著部件熱通量的上升，物理定律表明高端冷卻技術將從風冷到液冷再到相變。
2. 彈載相變傳熱仿真
相變材料可以被用于許多專門的電子冷卻應用中，如在大多數情況下，瞬態功率應用，如導彈中使用的瞬態功率應用實現了這些好處。正如我們所看到的，在相變過程中，材料可能只需少量的溫度升高就可以吸收大量的功率。對于導彈等應用，相變材料的機載封裝可以吸收電子封裝釋放的熱量，而不需要專用的冷卻系統。相變材料吸收熱量并熔化。根據熱量和相變材料的質量，冷卻效果將持續到所有材料熔化。相反的效果是，當材料將潛熱釋放給周圍環境時，就會發生凍結。冷凍效應的應用可能出現在短時間在大氣層外飛行的導彈中，在重返大氣層之前，可能需要保護電子封裝免受太空的極端寒冷。
隨著技術的發展，對導引頭制導性能和抗干擾性能的要求有了很大的提高。一些高功率芯片也得到了應用，芯片的熱耗增加了。另一方面，在導彈飛行過程中，由于與外界空氣的劇烈摩擦，整流罩蒙皮的溫度急劇上升。隨著導彈飛行速度和飛行時間的不斷增加，外部環境變得更加嚴峻。內外部的相互作用使彈載導引頭面臨著非常復雜的熱環境，其熱可靠性逐漸成為影響導引頭性能的重要因素。仿真計算模型如下圖所示。
熱量通過熱傳導從連接環傳遞到框架底部，來自頻率合成器、電源和信號處理器的熱量傳遞到框架外圍。
展開 北科大王戈&高鴻毅Energy Storage Materials: 光熱雙功能MOF基定型復合相變
【引言】
相變材料（Phase Change Materials，PCMs）可以利用材料的相變過程，吸收并將環境的熱能存儲起來，并在需要時將熱能釋放出來，可以有效地解決時空熱能供給和需求之間不平衡的矛盾。目前，傳統的相變材料已在建筑節能、工業余熱利用、太陽能利用等諸多領域有著廣泛的應用潛力。但是，純PCMs的泄漏和低熱導率問題極大地限制了相變材料的吸放熱效率。目前，許多報道通過制備定型復合相變材料解決泄露問題；通過填充高導熱的添加物提升熱導率，比如：金屬、石墨烯、碳納米管、碳纖維等等，從而有效地整合了高效的蓄熱/傳熱性能。雖然相變材料在蓄熱/傳熱方面已經取得了很大的進展，但是單一的熱性能仍然無法滿足相變材料日益增長的多功能需求。因此，在確保良好的熱性能前提下，如何有效地開發相變材料更多的前沿性新功能以滿足特定的場合需求成為相變材料領域研究的焦點。
【成果簡介】
近日，北京科技大學材料科學與工程學院王戈教授和高鴻毅講師（共同通訊作者）團隊利用一種簡便的合成策略開發出一種新型的Metal organic framework (MOF)基熒光功能化的定型復合相變材料，其中Carbon quantum dot (CQD)作為優異的熒光活性客體，硬脂酸作為優異的熱能存儲客體，Cr-MIL-101-NH2作為兼容性良好的多孔載體主體。這種獨特的結構有效地解決了傳統的熒光猝滅現象，MOF和CQD雙重優勢的協同整合既保證了復合相變材料的優異熱特性(高能量存儲密度，熱穩定性和優異的定型能力)，又進一步激發出具有優異顏色穩定性的高強度紅綠藍熒光，從而滿足特定裝置的特殊需求(例如LED)。
展開 一種用于熱管理的柔性相變薄膜材料
相變材料(PCMs)可以通過改變自身的物理狀態來儲存或釋放熱能，并在一定時間內保持溫度恒定，它們已被用作電池熱管理或熱失控抑制的有效工具。然而，PCM熱管理不可避免的問題是它的泄漏問題。
為了解決這一問題，提出了多種制備形狀穩定的復合相變材料的方法。然而，這些復合PCM在固態下通常是剛性的，不能很好地貼合在熱器件表面，增加了界面熱阻和安裝難度。然而，目前使用的PCM在實際應用中，由于其固有的剛性、易脆性破壞和不可回收性，導致其相互接觸不良、熱接觸電阻高、使用壽命短。為了克服這些問題是目前研究的重點方向之一。
02
成果掠影
近期，中國科學院大連物理化學研究所史全教授在開發具有柔性的熱管理相變材料取得新的成果。該團隊開發了一種具有高轉變焓的柔性自愈相變膜，該相變膜具有較高的儲能密度、良好的柔韌性和自愈能力。實驗結果表明在98.7℃的相變溫度下，相變膜具有優異的彈性，相變焓高達191.5 J/g。值得注意的是，由于氫鍵的可逆性，柔性相變膜具有良好的自修復能力，其自修復效率高達91.1%。此外，還將相變膜附著在加熱平臺表面，以評估其在熱管理方面的潛力。該柔性自愈相變膜在不同升溫速率下均能保持高效的熱管理能力，具有發展先進熱管理技術的巨大潛力。研究成果以“Flexible self-healing phase change film with high transition enthalpy for thermal management ”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
展開 