相變材料的案例
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 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 大連化物所史全研究員團隊CEJ：研發出柔性復合相變材料膜并應用于可穿戴光-熱管理器件
近日，中科院大連化物所熱化學研究組（DNL1903）史全研究員團隊在柔性相變材料研究方面取得新進展，通過簡單易行的策略合成了石墨烯基的復合相變材料膜，并將其應用于可穿戴的光-熱管理器件。該復合相變材料膜具有優異的柔韌性、儲熱能力、光熱轉化能力，為智能可穿戴光-熱管理器件的研究提供了新思路。
相變儲能材料能夠在相對恒定的溫度下吸收和釋放大量相變潛熱，目前廣泛應用于熱能儲存和溫度控制的熱管理領域。然而，傳統相變材料本身固有的液態泄漏、弱吸光能力以及固態剛性使其在可穿戴的智能光-熱轉化器件研究中極具挑戰性。
針對該問題，史全研究員團隊以聚合物和石墨烯為原料合成了具有優異柔韌性的復合石墨烯膜，并將相變材料復合其中得到柔性的復合相變材料膜。該復合相變材料膜具有優秀的形狀穩定性，即使在高于相變溫度時仍然保持固態而不發生泄漏；同時，該復合相變材料膜具有高相變材料負載量，表現出優異的儲熱能力，即使經過500個熱循環和彎曲循環仍然保持穩定；此外，該復合相變材料膜具有出色的光-熱轉化能力，可迅速將太陽能轉化為熱能儲存，轉化效率最高可達96%。研究人員進一步將該復合相變材料膜貼到人體模型表面，結果表明在彎曲狀態其仍然表現出穩定的光-熱轉化性能。該復合相變材料膜表現出可應用于人體可穿戴光-熱管理領域的潛力，為可穿戴智能織物的開發提供了新的方向。
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
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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 
一種用于電子器件熱管理的相變復合材料
因為電子產品主要由堅硬的材料制成，由于堅硬和粗糙的界面之間的點接觸，不能與散熱器產生完美的接觸。因此，需要低壓應力、耐久性好、高垂直導熱系數的熱界面材料（TIM）來填充粗糙表面之間的空隙。
石墨烯、碳納米管和碳纖維等微米級或納米級碳材料的引入是提高 TIM 導熱系數的最常用方法之一，因為它們具有超高的固有熱導率。熱導率增強主要取決于填料填充量、界面熱阻和填料形態，包括尺寸、厚度、縱橫比和排列方向。通常，具有高縱橫比、納米級厚度和超過滲透閾值的填充物會促進熱導率的增強。
然而，隨機分散的填料會導致有限的熱導率，由于不連續的導熱通路導致強烈的聲子散射，無法滿足一般操作要求。為了克服這一缺陷并充分利用高熱導率的碳基填料，它們通常通過電場/磁場輔助定向、剪切誘導排列等構建有序的導熱網絡。然而，由于填料之間的離散接觸，熱阻仍然過高。
相變材料（PCM）多年來一直用于許多領域，包括電子和建筑中的儲能和熱管理。通常，基于 PCM 的 TIM 由基質和熱填料組成。在相變溫度下，PCM基體會從固態轉變為液態，吸收熱能并充分潤濕粗糙表面以減少接觸熱阻，因此，開發出具有優異的熱導率以及柔性的導熱復合相變材料對于電子器件的進一步發展有著重要作用。
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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）。
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 IF15《EEM》桂林電子科大張煥芝/孫立賢：生物質均質增強碳氣凝膠衍生功能相變材料用于太陽能熱能轉換和存儲
團隊設計了一種功能形式穩定的復合相變材料 (PCM)，以實現用于封裝聚乙二醇 (PEG) 的 3D互連多孔碳氣凝膠結構。通過將來自生物質瓜爾膠的柔性碳資源與來自聚酰亞胺的硬脆碳相結合，構建了一種具有良好互連多孔結構的新型均質增強碳氣凝膠，以克服傳統碳氣凝膠的嚴重收縮和較差的機械性能。
支撐碳氣凝膠包封的 PEG 產生了具有良好結構穩定性和綜合儲能性能的新型復合 PCM。結果表明，復合相變材料顯示出明確的 3D 互連結構，其儲能容量分別為 171.5 J/g 和 169.5 J/g，在 100 次熱循環后僅略有變化，并且復合材料可以保持平衡溫度在 50.0 °C-58.1 °C 下持續約 760.3 秒。復合材料的熱導率可達0.62 W m-1 K-1，有效提高了熱響應率。并且復合相變材料表現出良好的防漏性能和優異的光熱轉換。復合相變材料的抗壓強度可提高至 1.602 MPa。結果表明，該策略可以有效地用于開發具有改進的綜合熱性能和高光熱轉換的新型復合相變材料。
相關論文以題為Biomass homogeneity reinforced carbon aerogels derived functional phase-change materials for solar-thermal energy conversion and storage發表在《Energy & Environmental Materials》上。通訊作者是桂林電子科技大學Yongpeng Xia、張煥芝教授、孫立賢教授。
參考文獻：
doi.org/10.1002/eem2.12264
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。
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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 高質量各向異性石墨烯氣凝膠及其導熱相變復合材料，用于高效太陽能-熱-電能轉換
具有高焓值的有機相變材料（PCM）是理想的儲熱和放熱材料，有望促進熱能利用，緩解能源短缺問題。然而，普通有機相變材料固有的吸光性差、導熱性差、形狀穩定性弱等缺點嚴重制約了太陽能的吸收、轉化和利用。近日，北京化工大學李曉鋒教授、于中振教授團隊通過在 2800 °C 下進行單向冷凍、凍干、碳化和石墨化，首次設計出了由預氧化聚丙烯腈（OPAN）/氧化石墨烯（GO）成分制成的高質量各向異性石墨烯氣凝膠。GO成分能有效地誘導OPAN成分的取向和石墨化，并在石墨化過程中將其轉化為石墨碳。在用石蠟進行真空輔助浸漬后，得到了一種最佳的導熱相變復合材料（PCC），在石墨烯含量為1.07 Vol%的低水平下，其通面導熱系數提高到了4.36Wm
-1K
-1，形狀穩定性得到改善，潛熱保持率高達99.7%。得益于出色的光吸收和太陽-熱轉換能力，PCC在太陽-熱-電能量轉換應用中非常高效，在5kWm
-2 的模擬太陽光照射下，輸出電壓高達1181mV。通過釋放存儲在PCC中的熱能，即使在太陽光停止照射后，它也可以繼續為LED燈供電。這項工作為制造具有高潛熱保持率的導熱PCC提供了一種可行而有效的方法，用于高效的太陽能-熱能-電能轉換。相關研究成果以“High-Quality Anisotropic Graphene Aerogels and Their Thermally Conductive Phase Change Composites for Efficient Solar–Thermal–Electrical Energy Conversion”為題發表于《ACS Sustainable Chem. Eng.》。
圖1.（a） PG氣凝膠及其石蠟相變復合材料的制造示意圖。
展開 一種用于電池熱管理系統的高導熱防漏復合相變材料
相比之下，基于相變材料PCM的電池熱管理系統(BTMS)因其結構設計簡單、冷卻效率高、維護成本低等優點而備受關注。聚乙二醇(PEG)作為一種節能環保的儲能材料材料引起了人們的廣泛關注，它被認為是一種相變材料是一種很有前途的儲熱材料熔點熱大，熔點均勻，無腐蝕性，熔點范圍寬。
然而，聚乙二醇是一種經典的固-液相變物質，必須包裝在其中特殊密封容器。為了解決這一典型的泄漏問題，采用熔融浸漬法制備了形狀穩定的PEG基CPCM。為提高了相變材料的導熱系數應進一步提高冷卻效果，一般來說導熱性能通過加入高導電性熱添加劑，如金屬粉末、碳納米管(CN)、石墨烯、氮化鋁(AlN)和膨脹石墨(EG)來優化。但是當導熱填料粉末作為導熱促進劑添加到PCM中，這些小顆粒會聚集在一起形成更大的團簇，這對形成連續換熱網絡有負面影響將限制優化熱導率。
復合相變材料（CPCMs）作為被動冷卻系統在電池組中具有很大的應用潛力。但其固有的漏電性和較低的導熱系數限制了其在實際應用中的廣泛應用。因此，探索一種有效、優越的電池熱管理系統(BTM)，確保電池在合適的溫度范圍內工作，抑制鋰電池的熱傳播，將極大地提高電動汽車的安全性，降低事故風險。
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成果掠影
近期，北京理工大學的王永真教授，上海交通大學的黎燦兵教授和廣東工業大學的李新喜教授聯合取得新進展。該團隊通過原位化學還原和物理共混技術的協同方法，成功制備了具有PEG/EG/HNT@AP的高導熱CPCM。聚乙二醇(PEG)作為相變基質，高嶺土納米管(HNT)作為支撐材料，可以提供交聯網絡，防止其泄漏。
展開 如何看待自動化充電和超快充里面的相變材料
我個人覺得特斯拉最厲害的地方，是把之前美國人搞發明和工程原型化、日本人搞材料和中國人搞批量的模式打破了，把原有美國這邊的科創能力，嫁接到自己強大的制造能力（這也和在中國落地分不開），大大縮短了從創新到落地的路徑。
目前看起來，我們追特斯拉追得很辛苦。今天一帆跟我說，我們是摸著特斯拉過河。
在充電領域里面，我看到兩個好玩的東西：
1）ROCSYS的自動化充電技術：
這玩意解決的痛點，是把車停好以后，能直接幫你把充電頭對著接口插進去，人不用下來，是解決人性方面的問題。
▲圖1.ROCSYS的快充自動充電方案
2）福特和普渡大學做的熱相變材料的充電線纜技術：
這種技術解決的是大電流的問題，充電接口和線纜在大電流下散熱的問題。
▲圖2.相變材料用在充電線纜里面
Part 1 ROCSYS的自動化充電技術
這個比較好玩，其實這和之前特斯拉做的機械手充電有些相似，是在整體一定幅度里面做兼容。這個邏輯，也有點像蔚來做了APA以后在二代換電站里面一樣。
這個問題的痛點，應該是站點自動開地鎖配合自動倒車，同時配合自動插q，讓你感受到高科技帶來的便利，人應該下車去玩，整個車給你自動沖上，然后停到緩沖區，完全無人化作業。
▲圖3.自動化充電的動機
在這里車端一定要自動打開充電口，然后由樁端調整充電線纜和充電接口，實現兩者的配合。
▲圖4.車端自動和樁端自動
ROCSYS的這套東西是在現有的充電樁上加裝以后實現的，構思非常巧妙。
展開 
一種用于電池熱管理的石墨基復合相變材料
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 用于電池熱管理的具有增強電絕緣性的寬溫域柔性相變材料
熱致柔性復合相變材料（CPCM）近年來在電池熱管理（BTM）領域得到廣泛應用，但其窄溫域和低電阻率不利于保障電池熱安全。
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成果掠影
近期，河北工業大學孔祥飛教授團隊以石蠟（PA）作為相變材料，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）作為柔性支撐材料，氮化鋁（ALN）作為主要電絕緣材料，膨脹石墨（EG）作為主要導熱增強材料，成功制備出具有增強的電絕緣性能和寬溫域（25℃至60℃）的新型熱致柔性復合相變材料。ALN的添加不僅提高了CPCM的體積電阻率，還有助于材料的循環穩定性。實驗表明，最高溫度和最大溫差可分別控制在47℃和5℃以內，比自然冷卻電池低15.94℃和4.93℃。導熱系數和熱焓分別對保證溫度均勻性和最高溫度起決定性作用，這為CPCM的制備目標提供了指導。相關研究成果以“Wide-temperature flexible phase change materials with enhanced electrical insulation for battery thermal management”為題發表于《Journal of Energy Storage》。
03
圖文導讀
圖1 復合材料的制備工藝。
圖2 (a)測試平臺原理圖；(b)熱電偶設置位置；(c)高精度電池測試系統的設置。
圖3 在SBS：PA = 3：7下加入不同質量EG的泄漏試驗結果。
圖4 CPCMs隨時間推移的泄漏率。
展開 有機相變材料（PCM）應用于海水淡化的數值仿真模型 ￥1500
有機相變材料（PCM）的低熔點使其成為存儲太陽能的理想選擇。然而，有機PCM弱光熱、導熱性能嚴重阻礙了其實際應用。研究表明，向有機PCM中添加納米顆粒可以有效改善其光熱性能，但許多納米顆粒成本高昂，難以合成，且加入納米顆粒后，有機PCM潛熱下降顯著。由于NTP最初是在海水淡化中提出的，尚未引入PCM，本案例將有機相變材料PCM應用于海水淡化中，建立了一二維幾何模型，如圖1所示。
圖1 幾何模型
模擬得到PCM作用下的海水淡化過程中的溫度場、速度場、相對濕度場以及PCM材料中的液相率的變化，仿真結果如下圖所示。
圖2 溫度場變化
圖3 速度場變化
圖4 相對濕度場變化
圖5 PCM液相率變化
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
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。
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