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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(dǎo)熱系數(shù)低和形狀穩(wěn)定性差嚴(yán)重阻礙了相變材料的大規(guī)模應(yīng)用。將多孔碳質(zhì)材料和相變材料集成形成形狀穩(wěn)定的復(fù)合相變材料（ss-CPCM），為這一挑戰(zhàn)提供了一種適用、簡便且簡單的解決方案，這歸因于碳的優(yōu)異性能，包括高導(dǎo)熱性，比表面積大，與各種相變材料具有良好的化學(xué)相容性。

03 圖文導(dǎo)讀 圖1.PVP/PVA/Ery相變膜的制備方案。 圖2.材料的XRD結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3.相變薄膜材料的防漏實驗。 圖4.相變薄膜的自愈合過程。

相變材料（PCM）多年來一直用于許多領(lǐng)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(zhì)和熱填料組成。在相變溫度下，PCM基體會從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，吸收熱能并充分潤濕粗糙表面以減少接觸熱阻，因此，開發(fā)出具有優(yōu)異的熱導(dǎo)率以及柔性的導(dǎo)熱復(fù)合相變材料對于電子器件的進(jìn)一步發(fā)展有著重要作用。

目前，可以通過多種方法實現(xiàn)具有熱管理特性的紡織品，例如外部空氣/液體冷卻，引入導(dǎo)熱填料以增強(qiáng)熱擴(kuò)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(jìn)的儲能材料，其儲能過程基于相變。

相比之下，基于相變材料PCM的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)(BTMS)因其結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、冷卻效率高、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。聚乙二醇(PEG)作為一種節(jié)能環(huán)保的儲能材料材料引起了人們的廣泛關(guān)注，它被認(rèn)為是一種相變材料是一種很有前途的儲熱材料熔點(diǎn)熱大，熔點(diǎn)均勻，無腐蝕性，熔點(diǎn)范圍寬。 然而，聚乙二醇是一種經(jīng)典的固-液相變物質(zhì)，必須包裝在其中特殊密封容器。

相變材料作為被動冷卻方法之一，可以作為熱管理介質(zhì)。當(dāng)固液轉(zhuǎn)變發(fā)生時，PCM可以吸收相當(dāng)大的潛熱，同時保持相變區(qū)溫度穩(wěn)定，為電池提供舒適均勻的溫度條件。然而，大多數(shù)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(dǎo)致液體泄漏，這兩個問題是PCM大規(guī)模實際應(yīng)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。

一旦能壘被克服，過冷的相變材料釋放所有儲存的能量，并過渡到穩(wěn)定的晶體狀態(tài)，這不滿足間歇性放熱相變材料的要求。 圖 1 a）勢能隨反應(yīng)途徑的示意圖；每次結(jié)晶開始時都必須克服一個能壘。舉例說明了三次間歇放熱過程。b）相變材料間歇結(jié)晶過程示意圖。然而，研究發(fā)現(xiàn)：1）浸水異物接觸過冷鹽凝膠時，不能誘導(dǎo)其結(jié)晶。

因此，將VASCFs摻入硅橡膠(SR)和石蠟(PA)的材料中，以制造形狀穩(wěn)定的相變材料。VASCFs/PA/SR材料的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)7.00 W/(m·K)，遠(yuǎn)高于之前報道的PCTIMs。更重要的是，PA相變引起的熱阻降低導(dǎo)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(yīng)用潛力。

因此，開發(fā)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(dǎo)熱系數(shù)低、剛性強(qiáng)等固有缺陷，嚴(yán)重制約了其進(jìn)一步的實際應(yīng)用。大多數(shù)PCMs都表現(xiàn)出脆性和易碎性。

超高分子量聚乙烯纖維織物增強(qiáng)PCM的材料設(shè)計。圖2. PCM材料的導(dǎo)熱性能。圖3. PCM材料的力學(xué)和相變特性。圖4. 鋰離子電池系統(tǒng)的熱管理和機(jī)械保護(hù)。END★ 平臺聲明部分素材源自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。分享目的僅為行業(yè)信息傳遞與交流，不代表本公眾號立場和證實其真實性與否。

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(jī)相變材料PCM應(yīng)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(jié)果如下圖所示。

具有高焓值的有機(jī)相變材料（PCM）是理想的儲熱和放熱材料，有望促進(jìn)熱能利用，緩解能源短缺問題。然而，普通有機(jī)相變材料固有的吸光性差、導(dǎo)熱性差、形狀穩(wěn)定性弱等缺點(diǎn)嚴(yán)重制約了太陽能的吸收、轉(zhuǎn)化和利用。

02 成果掠影近期，河北工業(yè)大學(xué)孔祥飛教授團(tuán)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(dǎo)熱增強(qiáng)材料，成功制備出具有增強(qiáng)的電絕緣性能和寬溫域（25℃至60℃）的新型熱致柔性復(fù)合相變材料。

Hamdan研究團(tuán)隊通過將相變材料封裝在保護(hù)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(wěn)定性、可靠性和性能。此外，EPCM還可以定制以滿足特定的應(yīng)用要求，例如不同的熔點(diǎn)和導(dǎo)熱率。

02 成果掠影 近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所田爽老師團(tuán)隊針對鋰離子軟包電池模塊的溫升和溫差問題，提出了一種新型混合液體和相變材料（PCM）蜂窩結(jié)構(gòu)的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（BTMS）。開路電壓（OCV）、內(nèi)阻、開路電壓溫度導(dǎo)數(shù)、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)電池的性能是通過實驗獲得的。

來源 | Nature Communications01背景介紹相變材料(PCMs)是一系列具有優(yōu)異能量存儲能力的材料，能夠在接近恒定的溫度下存儲/釋放大量潛熱，使其在熱管理技術(shù)創(chuàng)新中發(fā)揮不可或缺的作用。同時在應(yīng)對環(huán)境污染和能源危機(jī)方面具有相當(dāng)大的潛力。

復(fù)合相變材料（CPCM）作為被動電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（BTMS）仍然面臨著易泄漏、高剛性和低導(dǎo)熱率等諸多挑戰(zhàn)。

13 基于相變回填的仿真設(shè)置使用相變回填材料時，參考如下 設(shè)置：（1）創(chuàng)建相變回填材料（2）打開凝固/熔化模型（3）將回填區(qū)域設(shè)置為流體域，并將上述的回填材料賦給回填區(qū)。

被動熱管理系統(tǒng)，如熱管或受益于相變材料 (PCM) 的系統(tǒng)，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(dá)到更大的冷卻能力，但要達(dá)到這一目的，需要消耗大量能量。此外，創(chuàng)建均勻的溫度分布被認(rèn)為是對這些 TMS 的大膽挑戰(zhàn)。

fluent模擬相變材料的問題，初始化的時候出現(xiàn)警告，后續(xù)計算一直不收斂