相變保溫型材料簡介

相變保溫型材料是利用材料在發(fā)生相變的過程中，可以吸收環(huán)境的熱(冷)量，并在需要時(shí)向環(huán)境釋放出熱(冷)量，從而達(dá)到控制周圍環(huán)境溫度的目的|利用相變材料的相變潛熱來實(shí)現(xiàn)能量的貯存和利用，有助于開發(fā)環(huán)保節(jié)能型的相變復(fù)合材料。材料是人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器或其他產(chǎn)品的那些物質(zhì)。

材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代人們把信息、材料和能源譽(yù)為當(dāng)代文明的三大支柱。80年代以高技術(shù)群為代表的新技術(shù)革命，又把新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)并列為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。這主要是因?yàn)椴牧吓c國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和人民生活密切相關(guān)。 材料除了具有重要性和普遍性以外，還具有多樣性。由于材料多種多樣，分類方法也就沒有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。2100433B

相變的類型很多，根據(jù)相變的某種屬性的特征可作粗線條的分類：根據(jù)熱力學(xué)函數(shù)可分為一級相變、二級相變；根據(jù)對抗?jié)q落的穩(wěn)定性分為連續(xù)相變、非連續(xù)相變；根據(jù)新相生長時(shí)的控制環(huán)節(jié)，可分為擴(kuò)散控制的相變和界面控制的相變；根據(jù)新相生成時(shí)原子遷移的特點(diǎn)，分為有擴(kuò)散相變（散漫移動式相變）、無擴(kuò)散相變（行列移動式相變）等。還有，由傳質(zhì)控制的相變，或由傳熱控制的相變（凝固）等。當(dāng)然，有些相變不是這樣截然劃分所能概括的。礦物學(xué)家和陶瓷材料科學(xué)家在傳統(tǒng)上將相變分為重構(gòu)型相變和位移型相變，前者指相變時(shí)將原有的化學(xué)鍵拆開重新結(jié)合成新鍵而構(gòu)成新晶體，后者則指相變時(shí)僅涉及結(jié)合鍵的長度和夾角大小的改變 。2100433B

在含有亞穩(wěn)t- ZrO₂的陶瓷中，當(dāng)裂紋擴(kuò)展進(jìn)入含有t相晶粒的區(qū)域時(shí)，裂紋尖端周圍的部分t相將在裂紋尖端應(yīng)力場的作用下，發(fā)生t→m相變，形成一個(gè)相變過程區(qū)。在過程區(qū)內(nèi)，一方面，由于裂紋擴(kuò)展而產(chǎn)生新的裂紋表面，需要吸收一部分能量；另一方面，相變引起的體積膨脹效應(yīng)也要消耗能量；同時(shí)相變的晶粒由于體積膨脹而對裂紋產(chǎn)生壓應(yīng)力，阻礙裂紋擴(kuò)展。由此可見，應(yīng)力誘導(dǎo)的這種組織轉(zhuǎn)變消耗了外加應(yīng)力，降低了裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子，使得本可以繼續(xù)擴(kuò)展的裂紋因能量消耗造成驅(qū)動力減弱而終止擴(kuò)展，從而提高了材料的斷裂韌性。相變發(fā)生后，若要使裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，必須提高外加應(yīng)力水平。這樣隨應(yīng)力水平的不斷提高，裂紋會繼續(xù)向前擴(kuò)展。值得注意的是，在相變作用下，裂紋擴(kuò)展的阻力會越來越大，擴(kuò)展越來越困難。

傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，相變在陶瓷體中引起的內(nèi)應(yīng)變終將導(dǎo)致材料的開裂。因此，陶瓷工藝學(xué)往往將相變看作不利的因素。然而，部分穩(wěn)定化ZrO₂( PSZ)具有比全穩(wěn)定化ZrO₂好得多的力學(xué)性能這一事實(shí)使人們得到了啟發(fā)，PSZ的相變韌化得以受到重視。從而把相變作為陶瓷材料的強(qiáng)韌化手段，并已取得了顯著效果。