相變儲熱材料的案例
相變儲熱及卡諾電池研究進展
本研究探討了鋁硅合金用作高溫相變儲熱材料的循環穩定性，觀測了不同循環次數下微觀組織形貌的變化，得到了儲熱與傳熱性能的演變機制；揭示了熔融鋁硅合金與工程陶瓷材料的高溫腐蝕機理，找到了以Al2O3、AlN和SiC為代表的安全封裝材料。該研究成果為以鋁硅合金為基礎的儲熱單元封裝及其在太陽能熱發電、高溫余熱回收系統的應用打下了基礎。
圖2 鋁硅合金相變材料的制備與可靠性研究：(a) 多次循環后的組織
形貌
；(b) 多次循環后的熱物性參數；(c) 高溫腐蝕性測試
三、相變儲熱單元傳熱儲熱特性及結構優化研究
盡管金屬是性能優異的相變材料，但基于經濟成本、可靠性和應用場景等因素考量，有機物及無機鹽依舊是目前普遍使用的相變材料，而裝置層面的傳熱優化也是克服有機物及無機鹽相變材料低導熱系數短板的途徑之一。
（1）管殼式相變儲熱單元傳熱結構的拓撲優化研究
肋片與流道等傳熱結構在性能穩定性、制造可行性、技術成熟性和經濟性等方面具備明顯優勢，非常適用于相變儲熱單元的傳熱強化，但其結構優化多半依靠工程經驗，缺乏明確的理論指導，難以實現傳熱效果最優化。本研究基于拓撲優化理論構建了二維相變儲熱單元肋片模型，研究了數值參數與最佳肋片構型的關聯機制，得到了熔化過程自然對流對最佳肋片構型的影響，驗證了優化后的肋片在傳熱過程中的優越性；基于拓撲優化理論建立了二維相變儲熱單元流道模型，討論了傳熱/流動權重系數對流道結構的作用機制，探究了優化流道結構的傳熱與流動特性，證實了拓撲優化對流道設計的可靠性。該研究成果可實現明確優化目標下肋片和流道結構的高自由度優化，并與以3D打印為代表的先進加工與快速成型技術有機結合，具有一定的理論先進性和切實的技術可行性。
展開 適用于個人熱管理的具有寬熱管理溫度范圍的可編織相變纖維材料
目前，可以通過多種方法實現具有熱管理特性的紡織品，例如外部空氣/液體冷卻，引入導熱填料以增強熱擴散，或加入相變材料（PCM）。在這些方法中，基于PCM的紡織品引起了研究人員的極大興趣，PCM是先進的儲能材料，其儲能過程基于相變。PCM主要包括聚合物（聚乙二醇等）、有機小分子（石蠟、多元醇等）和無機小分子（水合鹽等）有機固液相變材料（以石蠟為代表）具有潛熱值高、相變溫度適宜、毒性低、化學穩定性好等優點，在個人熱管理中得到了廣泛的研究。
然而，有機固液PCM的泄漏和強剛性可能導致儲能密度降低和對環境的破壞。目前，主要解決方案是選擇合適的支撐支架，如彈性體和多孔材料。由于多孔材料、泡沫金屬、碳材料的剛性較強，PCM在實際應用中容易產生脆性和較大的接觸電阻，導致熱管理效率低下。然而，熱管理溫度范圍有限，剛性強，缺乏有效的可視化熱管理方法，阻礙了其廣泛應用。因此開發多功能相變材料用于人體熱管理，對提高人體舒適度具有重要意義。
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成果掠影
通過采用彈性體封裝PCM有助于制備儲能密度穩定、環境友好的柔性PCM是有效的解決方案。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一種具有彈性好、成本低、無毒、不易燃、生物相容性好等特點的有機硅材料。
該材料目前已經被發現適用于智能人體管理，而且選擇空心PDMS管封裝PCM制備柔性相變纖維(PCF)是一個有效的方法。近期，西南交大的王勇教授和祁曉東教授團隊合作在個人舒適熱管理方面取得新成果。團隊采用真空注射法將石蠟(PW)、壬烷(NO)、熱致變色劑(TA)共混的相變混合物包封在聚二甲基硅氧烷(PDMS)空心管中制備柔性相變纖維(PCFs)。PW/NO/PDMS PCFs具有31.9℃和62.0℃左右的雙相變溫度區，拓寬了熱管理溫度范圍。
展開 基于鋰電池冷空氣通道的相變材料被動電池熱管理系統的熱性能增強
電池熱管理系統分為有源 TMS、無源 TMS 和混合 TMS。被動熱管理系統，如熱管或受益于相變材料 (PCM) 的系統，可以在不消耗任何能量的情況下控制電池溫度。然而，它們的冷卻能力有限，這意味著它們的可靠性不能滿足汽車傳熱工程師的要求。另一方面，利用主動式 TMS 可以達到更大的冷卻能力，但要達到這一目的，需要消耗大量能量。此外，創建均勻的溫度分布被認為是對這些 TMS 的大膽挑戰。在混合動力電池熱管理系統中，結合了主動和被動TMS的優點，并試圖盡可能地由另一方的角色來彌補缺點，然而，當前對這種電池熱管理系統的研究很少。
02
成果掠影
近期，伊朗科技大學汽車工程學院G.R. Molaeimanesh團隊研究出一種混合動力電池熱管理系統（BTMS），基于相變材料的主動熱管理系統（TMS）和被動TMS的組合(PCM) 將電池溫度保持在合適的范圍內，同時與被動 TMS 相比具有更好的冷卻效果，并且使用比主動 TMS 更少的能量。在整個研究中，該團隊對具有三種不同冷卻管道結構和三種不同冷氣流壓力差的九個案例進行了模擬和研究。結果表明，即使在最壞的情況下，溫度的升高也是安全的、可接受的，并且對于熱管理考慮來說足夠平穩。電池的最高溫度從未超過 314 K，顯示出所提出的混合 BTMS 的完美能力。此外，人們可以注意到入口空氣越強大流或通過 PCM 體積的冷卻管道越長，電池表面溫度越低。此外，在所有模擬情況下，電池模塊內電池的最大溫差不超過 1.6 °C，證明了所提出的混合 BTMS 在電池組內創造均勻溫度分布方面的出色能力。另一方面，可以得出結論，入口氣流越強大或通過 PCM 體積的冷卻管道長度越長，觀察到的最大溫度梯度就越大。
展開 一種間歇放熱相變材料，可用于地板輻射采暖系統的熱管理
來源 | Small
01
背景介紹
相變材料具有儲存和釋放潛熱的功能，在熱管理領域具有廣闊的應用前景。然而，傳統的相變材料只能一次性釋放完畢所有存儲的能量，而不能像電化學電池一樣能夠按需啟動和停止能量釋放能量，從而造成了極大的不方便和能源浪費。在這種情況下，迫切需要能夠按需啟動和停止能量釋放的間歇性放熱相變材料，以滿足不同應用的不同需求。
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成果掠影
針對以上問題，東北林業大學材料學院王成毓教授和楊海月教授團隊提出了一種間歇性放熱的水合鹽相變材料：將熔融的三水合乙酸鈉與丙烯酸(AA)/丙烯酰胺(AM)聚合物前體整合，然后熱引發聚合形成鹽凝膠。由于高能量勢壘，過飽和鹽溶液難以成核;因此，它可以長時間保持過冷態并儲存能量。與種子或其他異物接觸會破壞過飽和鹽溶液的亞穩態，促進形成晶核和結晶。用沾水的剪刀可以中止結晶放熱。此外， Fe3+通過金屬配位鍵誘導強動態可逆非共價交聯從而賦予鹽凝膠良好的自愈合性能使其可回收并延長使用壽命。該研究以“Intermittent Exothermic and Self-Healing Hydrated Salt Gels for Advanced Thermal Management of Underfloor Radiant Heating System”為題發表于《Small》。
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圖文解讀
圖1說明在過冷態和結晶態之間存在一個高的成核能壘，兩種狀態都處于能量最小值。這種能量勢壘可以通過誘導二次成核(例如，通過觸摸晶種或異物)來克服。
展開 
相變過程材料的熱導率
熱導率是材料的基本物理屬性之一，在很多領域起著重要甚至決定性的作用。具有高熱導率的材料常在散熱方面用途廣泛，而具有低熱導率的材料則主要應用于隔熱領域。熱導率的定義以及測量均需要絕熱條件，即材料和環境之間無能量交換，熱量只能沿著材料從高溫傳導至低溫。目前材料熱導率的測試技術已相當成熟，特別針對塊體材料，熱導率相關參數的測量均已有國際和國家標準，以及成熟的商用儀器。
相變是很多材料具有的一項特性。相變材料在固態存儲、光電開關、能量轉換等領域具有廣泛的應用。眾所周知，發生相變時，材料和環境之間存在顯著的能量交換，會與熱量的傳遞強烈耦合。因此，材料相變過程中熱導率的理解和測量顯然不同于絕熱條件下的情形，是一個未知而又非常基礎和重要的科學問題。對該問題的研究有望帶給人們新的認識并推動相關的應用。
特別在現階段，針對材料相變過程中的熱導率，出現了很多不一致甚至完全相對立的理解和實驗數據。例如，Cu2S、Ag2S等具有一級相變，其電性能在相變時不存在拐點，很平滑地從低溫相變化至高溫相，但它們的熱導率卻出現了反常的拐點，在相變時低于低溫相和高溫相的數值；即使對具有二級相變的Cu2Se，采用直接測量的熱容值和杜隆珀替Dulong-Petit理論熱容值分別計算得到的熱導率，在相變區域具有截然相反的變化趨勢。
展開 用于電池熱管理的高導熱柔性復合相變材料
當這種積熱達到一定程度時，就會導致熱失控，甚至起火爆炸。因此，有必要對電池模塊提出有效的電池熱管理方法，以確保電池在正常的安全溫度范圍內運行。
根據傳輸介質的不同，目前已深入研究了空氣冷卻、液體冷卻和相變材料（PCM）冷卻三種冷卻方法。在這些方法中，空氣和液體冷卻作為主動冷卻方法通常需要額外的設備、大空間、高消耗并且增加電動汽車的重量。相比之下，PCM作為被動冷卻方法，具有潛熱高、無需額外動力設備、成本低等優點，近年來備受關注。復合相變材料（CPCM）作為被動電池熱管理系統（BTMS）仍然面臨著易泄漏、高剛性和低導熱率等諸多挑戰。
02
成果掠影
近期，廣東工業大學材料與能源學院李新喜老師團隊提出了一種具有高抗滲漏和導熱性能的多功能柔性CPCM，利用聚乙二醇和六亞甲基二異氰酸酯的聚合和交聯反應從本質上解決了CPCM的滲漏問題。結果表明，CPCM表現出優異的抗滲漏和彈性性能。
特別是在3wt%氮化鋁和 2 wt% 碳納米管的協同作用下，CPCM的導熱系數明顯提高了2.8倍。此外，采用多功能柔性CPCM的電池模塊即使在1.5C放電倍率下最高溫度也能控制在45℃以下，相應溫差保持在4.3℃以內。憑借這些優異的性能，多功能柔性PEAC可以為提高應用中電池組的熱安全性提供有效的解決方案，這將顯著促進電動汽車的發展。
展開 一種用于芯片散熱的復合相變熱界面材料
需要注意的是，熱界面材料(TIMs)被廣泛用于填補電子元件與散熱器接觸界面處的氣隙，因此在電子元件的散熱中起著至關重要的作用。電子技術的進步需要開發高性能的TIM。增強導熱系數是提高TIMs散熱性能的一種非常有效的方法，這可以通過添加導熱填料來實現。對于粘結厚度（BLT）和接觸熱阻（TCR），它們與硬度密切相關。有報道稱，采用固-液相變材料(PCMs)作為TIMs，即相變TIMs (PCTIMs)，其在吸收電子元件產生的熱量后由固態變為液態，硬度顯著降低，從而降低熱阻。此外，PCTIMs在吸熱前為固態，具有易于安裝的優點。然而，目前的PCTIMs通常存在兩個缺點，液體PCM泄漏和導熱系數低。因此，開發高導熱、形狀穩定的PCTIMs對于實現高效散熱具有重要意義。
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成果掠影
相變熱界面材料(PCTIMs)受到越來越多的關注，但其導熱系數低，難以顯著改進。近期，華南理工大學傳熱強化與過程節能教育部重點實驗室方曉明研究員取得新成果。該團隊使用垂直排列的短切碳纖維(VASCFs)用于開發具有高導熱性的PCTIMs，這是首次采用該方法開發PCTIMs。由于提供了完整的傳熱路徑，VASCFs獲得了最有效的導熱增強效果，這一點在有限元模擬中得到了進一步驗證。因此，將VASCFs摻入硅橡膠(SR)和石蠟(PA)的材料中，以制造形狀穩定的相變材料。VASCFs/PA/SR材料的導熱系數高達7.00 W/(m·K)，遠高于之前報道的PCTIMs。更重要的是，PA相變引起的熱阻降低導致VASCFs/PA/SR的散熱性能更好，從而使VASCFs/PA/SR相變熱墊具有實際應用潛力。
展開 一種用于熱管理的柔性相變薄膜材料
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
熱能是最常見、應用最廣泛的能源之一，但一旦發生熱失控，可能造成重大危害。當產生的熱量沒有得到有效釋放時，熱量就會積累，熱量的積累就會引起多米諾骨牌一樣的連鎖反應現象，其中由于溫度升高引起的一些變化會使溫度進一步升高。電池部件、動力發動機、電子部件、放熱化學反應等的熱失控是極其危險的。
目前，空氣冷卻、液體冷卻、熱管冷卻等技術已應用于熱管理。然而，單一的主動冷卻技術的熱管理還不能滿足需求，并且這些主動冷卻技術的級聯增加了系統的復雜性和操作難度。因此，開發一種緊湊、安全的熱管理技術是至關重要和迫切的。
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。
展開 一種用于電子器件熱管理的柔性相變材料
過熱引起的溫度升高會限制電子設備的工作適應性，導致頻繁的故障甚至自燃。因此，開發提高散熱效率的熱管理材料具有重要的意義。
相變材料(Phase change materials, PCMs)作為一種高效的熱管理材料，可以通過固-液相變過程吸收和釋放熱量。然而，PCMs存在漏液、導熱系數低、剛性強等固有缺陷，嚴重制約了其進一步的實際應用。大多數PCMs都表現出脆性和易碎性。當用作散熱器和加熱元件之間的熱界面材料(TIMs)時，這種現象會產生不可忽略的熱阻，從而對電子器件的熱管理效率產生不利影響。
柔性PCMs被認為是與物體接觸且能夠承受某些變形(例如，彎曲，拉伸和壓縮)的材料。雖然目前的PCMs具有優異的形狀穩定性和柔韌性，但由于難以加入導熱填料，其導熱性仍然有限。因此，當PCMs用作TIMs時，對靈活性和增強導熱性的要求仍然具有挑戰性。
02
成果掠影
近期，西南交通大學王勇和祁曉東團隊針對開發用于電子器件熱管理的柔性導熱相變材料取得最新進展。本文制備了聚二甲基硅氧烷/石蠟/氮化硼(PDMS/PW/BN)相變復合材料。首先通過刮削獲得BN沿平面(x-y方向)的排列，然后通過熱壓縮和滾切誘導BN沿平面(z方向)排列。因此，PW被交聯的PDMS/BN網絡包裹，從而形成與天然木材相似的年輪結構。年輪結構有效地避免了PW的液體泄漏，從而顯示出高達98%的高尺寸保留率。BN網絡的垂直取向使PCM在BN負載為13.0 wt%時的通平面導熱系數提高到2.16 W/mK，與PDMS/PW相比，顯著提高了943%。通過觸發PW的熔融結晶轉變，pcm表現出可調諧的導熱性。原位x射線衍射表明，BN網絡重排發生在相變過程中。在實際工作芯片上和有限元仿真中，驗證了PCMs具有良好的熱管理能力。
展開 一種用于鋰離子電池熱管理的相變材料
相變材料 (PCM) 是 TES 的重要候選材料，因為它在相變過程中具有高潛熱和窄的溫度波動。然而，導熱系數低和形狀穩定性差嚴重阻礙了相變材料的大規模應用。將多孔碳質材料和相變材料集成形成形狀穩定的復合相變材料（ss-CPCM），為這一挑戰提供了一種適用、簡便且簡單的解決方案，這歸因于碳的優異性能，包括高導熱性，比表面積大，與各種相變材料具有良好的化學相容性。因此，CPCM 在 TES 以及熱管理方面顯示出巨大的潛力，例如電子設備和電化學儲能系統。對于電化學儲能的熱管理系統，研究人員進行了大量的探索，并通過實驗和模擬提出了各種解決方案。
碳納米管（CNT）作為碳的重要同素異形體，具有長圓柱形結構，直徑為一至數十納米，長度為幾微米至幾厘米。在過去的幾十年里，碳納米管在相變材料領域展現出了巨大的潛力，為相變材料所面臨的各種挑戰提供了有效的解決方案，例如導熱系數低、形狀穩定性差、光穩定性差等。為了進一步提高CPCM的性能，人們提出并不斷探索改性碳納米管。
02
成果掠影
近期，西安交通大學王秋旺教授團隊基于金屬有機框架（MOF）制備了高度取向的含氮碳納米管（N-CNT）。然后以所合成的N-CNT為支撐材料、二十二烷為功能材料制備了N-CNT/二十二烷復合PCM（CPCM）。結果表明，通過與 N-CNT 結合，二十二烷的形狀穩定性顯著增強。CPCM 擁有導熱系數達到0.5286 W·m
-1·k
-1。此外，CPCM在20次熔化-冷凍循環后表現出優異的循環性能，具有超高的潛熱保留率（熔化過程為99.95％，冷凍過程為99.94％）。在充放電循環性能測試中，采用CPCM薄膜后，鋰離子電池的最高溫度降低了約2℃。
展開 一種用于熱管理的聚乙烯/石蠟/氮化硼相變復合材料
熱失控是導致電池安全問題的主要因素之一。通常源于充放電過程中嚴重的熱量積累，劇烈的熱量產生會導致鋰電池功能異常甚至爆炸。因此，能夠提供良好的耐熱和機械性能的先進材料對于可靠的電池安全管理非常重要。
相變材料(PCM)可以為電池系統提供一個緩沖平臺，以應對熱沖擊和熱積累等熱失效問題，在電池熱管理系統中受到廣泛關注。目前的PCM通常與一些導熱絕緣的無機物混合，例如氮化硼(BN)，氧化鋁，氮化鋁，氮化硅，及其雜化物，以提高PCM的導熱性并保持其電絕緣。利用一些典型的填料工程策略，如調節各向異性填料的取向，促進三維填料網絡的形成，以及改善PCM-填料界面相互作用，在以往的研究中可以看到導熱性的顯著增強。
目前，隨著電池向高速高能量密度方向的快速發展，進一步要求導熱系數達到10 W/mK量級。然而，如果僅僅通過添加納米或微尺寸的無機物，這種熱傳導要求仍然是一個艱巨的挑戰。此外，以前的無機填充PCM在高于相變點的溫度下也表現出不足的形狀穩定性和機械性能。一旦電池系統受到突然的外部沖擊，傳統的PCM很難將電池保持在一個良好的包裝中，從而導致電池的潛在穿孔，PCM和電解液的泄漏，甚至電池爆炸。高導熱性和機械強度的PCM可以使電池應對外部沖擊和熱失效問題。
02
成果掠影
近期，四川大學吳凱和南京理工大學車劍飛團隊針對用于電池熱管理的相變材料取得最新進展。該文報道了一種同時提高傳統PCM的導熱性和力學性能的新方法，該方法是通過將螺旋編織的超高分子量聚乙烯纖維織物嵌入PCM基體中。最終的PW/BN/UHMWPE PCM的面外導熱系數高達10.05 W/mK，面內導熱系數為7.92 W/mK，穿刺強度高達47.13 N，盡管溫度高于其相變點，但優于大多數報道的無機填充PCM。
展開 
414-基于相變材料回填并考慮地下水滲流影響的U形地埋管換熱器（地源熱泵）換熱仿真
13 基于相變回填的仿真設置
使用相變回填材料時，參考如下 設置：
（1）創建相變回填材料
（2）打開凝固/熔化模型
（3）將回填區域設置為流體域，并將上述的回填材料賦給回填區。
14 考慮滲流的仿真設置
考慮滲流時，土壤區域參考如下設置：
（1）土壤滲流多孔介質區域設置
（2）滲流速度設置
05
基本結果
1、Case A1普通換熱仿真結果
1天內時間步長60s，1天后，時間步長86400s。
一種用于電子器件熱管理的相變復合材料
02
成果掠影
近期北京大學白樹林教授團隊在設計制備導熱相變復合材料方面取得新進展。在本文中提出了一種通過結合有序排列的碳纖維CF和丙烯基彈性體(POE)包裹石蠟(PA)來制備具有高潛熱和低壓縮應力的相變復合材料的策略。實驗結果表明通過高導熱碳纖維束 (CF) 和聚合物相變材料的組合制備了具有超高熱導率（高達168.4 W/(mK)）和優異柔性的熱界面材料（PCMs）。CF的有序排列結構大大降低了CF與基體之間沿傳熱方向的熱阻，有效的優化了材料的熱導率。材料中的PA通過POE網絡中PA分子鏈的運動賦予PCC高潛熱和熱誘導的柔韌性。POE網絡和CF陣列有利于PA的封裝，保持良好的防泄漏能力和形狀穩定性。此外，PCM吸收的潛熱也有利于熱管理。因此，在CPU溫度控制實驗中，所制備的TIM的應用表現出優異的熱管理性能。這一工作為制備高熱傳導和高柔性TIM提供了一個新的視角。研究成果以“A novel phase change composite with ultrahigh through-plane thermal conductivity and adjustable flexibility”為題發表于《Chemical Engineering Journal》。
03
圖文導讀
圖1.復合相變材料制備示意圖和微觀結構示意圖。
圖2.復合材料的熱導率以及TG曲線，熱導率和文獻的比較。
圖3.相變復合材料的放熱和吸熱DSC曲線以及結構示意圖。
展開 一種用于電池熱管理的石墨基復合相變材料
電池組過熱、過冷或溫度分布不均勻可能導致系統過早失效，甚至發生火災和爆炸。因此，為了安全高效的運行，LIB電池組需要配備優秀的熱管理系統。
相變材料作為被動冷卻方法之一，可以作為熱管理介質。當固液轉變發生時，PCM可以吸收相當大的潛熱，同時保持相變區溫度穩定，為電池提供舒適均勻的溫度條件。然而，大多數PCM的傳熱性能較差，并且從固體到液體的相變不可避免地會導致液體泄漏，這兩個問題是PCM大規模實際應用的瓶頸。
為解決這兩個問題，曾嘗試添加填料和封裝材料。在這些添加劑中，膨脹石墨(EG)是最有前途的。通過化學插層和熱剝離制備的EG具有多孔和蠕蟲狀的形態，在導熱路徑構建和防漏封裝方面效果優異。但是EG/PCM材料的機械強度脆弱，此外EG一旦與鋰離子電池的正負極接觸，可能會使電池處于短路的危險之中。因此，為了在電池熱管理中得到更好、更安全的應用，EG/PCM的機械性能和介電性能有待進一步提高。
02成果掠影
近期，華南理工大學的張正國教授團隊針對用于電動汽車熱管理的膨脹石墨(EG)基復合相變材料(PCMs)的高導電性和較差的適應性問題取得新的進展。該團隊合成了一種具有高電阻率和柔性的新型復合相變材料(CPCM)，用于廣泛的電池熱管理。天然橡膠在膨脹石墨和OP44E PCM之間形成了柔性絕緣網絡。CPCM具有較高的儲能密度(156.5 J/g)、較高的電阻率(2700Ω?cm)和優異的導熱系數(3.4 W/mK)。此外，CPCM的柔韌性和形狀適應性可以在室溫下實現，特別是在發生相變時得到提升。由此產生的CPCM通過在3℃高倍率放電循環下將電池組的工作溫度保持在45℃以內，溫差保持在2℃以內，顯示出高效率和熱管理的可靠性。該工作為高效熱管理相關應用提供了一個有希望的選擇。
展開 用于熱管理和儲能系統的微封裝相變材料（EPCM）
由于電子元件的工作溫度顯著影響其可靠性，因此，熱管理對于電子系統的設計和操作至關重要，熱管理能力不足可能會導致性能下降、關鍵組件故障。如今，由于電子設備的物理尺寸不斷縮小以及可用于熱管理的空間有限，尋找合適的電子設備冷卻技術已成為一項重大挑戰。封裝相變材料（EPCM）由于其吸收和釋放大量熱量的能力，在與冷卻和加熱相關的各個領域，特別是在熱能存儲領域中受到了極大的關注。
02
成果掠影
近期，沙迦美國大學Mohammad O. Hamdan研究團隊通過將相變材料封裝在保護殼中，EPCM可以克服相變過程中的泄漏問題，并可以提高PCM的熱穩定性、可靠性和性能。此外，EPCM還可以定制以滿足特定的應用要求，例如不同的熔點和導熱率。該篇綜述全面概述了 EPCM，包括用于封裝的殼材料、封裝方法、EPCM 特性和熱性能、商用 EPCM，以及最新的研究、應用、實驗分析以及各種用于分析EPCM行為的數值模型，為后續儲能和熱管理系統的開發提供了重要指導。相關研究成果以“A review on micro-encapsulated phase change materials (EPCM) used for thermal management and energy storage systems: Fundamentals, materials synthesis and applications”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
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