相變儲能陶?！嗷鶑?fù)合材料界面特征及耐久性項目摘要

具有相變儲能功能同時可作為建筑結(jié)構(gòu)材料使用的結(jié)構(gòu)-功能一體化復(fù)合材料的研究，正逐漸成為材料、節(jié)能和建筑等領(lǐng)域交叉研究的方向和熱點。一體化復(fù)合材料的界面微觀結(jié)構(gòu)特征及耐久性問題是復(fù)合材料研究的基礎(chǔ)科學(xué)問題。本課題以弄清相變儲能陶粒與水泥基材料復(fù)合而成的結(jié)構(gòu)-功能材料的界面微觀結(jié)構(gòu)特征及其耐久性規(guī)律為目標(biāo)，用微觀結(jié)構(gòu)分析和宏觀性能測試等手段進(jìn)行相變儲能材料與陶粒相容性、相變陶粒-水泥基復(fù)合材料界面特征表征及耐久性研究，探索相變材料的物理化學(xué)性質(zhì)、多孔材料的孔隙特征、多孔材料表面封裝方式、基材的性質(zhì)等對復(fù)合材料界面微觀結(jié)構(gòu)特征及耐久性的影響等問題，這對揭示多孔材料基相變儲能材料與基材界面的微觀結(jié)構(gòu)特征及對耐久性規(guī)律有重要的意義，本研究將為相變儲能材料在節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用和提高建筑結(jié)構(gòu)耐久性的研究奠定基礎(chǔ)，為具有相變儲能功能的結(jié)構(gòu)材料微觀性能和耐久性的后續(xù)研究提供有價值的思路及可靠的理論指導(dǎo)。

建設(shè)資源節(jié)約型社會，是我國為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)而做出的戰(zhàn)略決策。節(jié)約能源是資源節(jié)約型社會的重要組成部分。固-液相變材料在較小的溫度范圍內(nèi)發(fā)生相變，潛熱較大，而且體積變化相對較小，是目前應(yīng)用最為廣泛的相變材料，從建筑、節(jié)能和材料領(lǐng)域發(fā)展來看，既具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能，同時又具有相變儲能調(diào)溫功能的“結(jié)構(gòu)-功能”一體化的混凝土研究和應(yīng)用是必然趨勢本基金項目的研究目標(biāo)是用力學(xué)性能優(yōu)良的多孔材料吸附相變材料制成多孔材料基的相變儲能材料，然后將其與水泥基材料復(fù)合，制成既有相變儲能功能又有優(yōu)良力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)—功能材料。這種“結(jié)構(gòu)-功能一體化”材料可直接用于生產(chǎn)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件?；诖四繕?biāo)，在項目的開展過程中，項目的研究計劃要點主要有以下五個方面：（1）陶粒-水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能，即陶?；炷恋牧W(xué)性能；（2）相變陶粒（即，多孔陶?；嘧儍δ懿牧希┑难芯浚唬?）相變陶粒及水泥基基材的熱工性能的研究；（4）相變儲能陶?！嗷鶑?fù)合材料界面微觀結(jié)構(gòu)特征；（5）相變儲能陶?！嗷鶑?fù)合材料的力學(xué)性能及耐久性。實驗研究數(shù)據(jù)顯示，陶粒最大吸入相變材料的量可達(dá)到其質(zhì)量的70%，相變儲能混凝土的強(qiáng)度不低于35MPa。用研究所獲得的相變儲能混凝土制備房屋模型，測試其耐久性及實際的調(diào)溫效果。通過實測可知，使用該種“結(jié)構(gòu)-功能”一體化的相變儲能混凝土房屋經(jīng)過半年以上的使用，無任何墻面開裂現(xiàn)象，其該房屋模型夏季室內(nèi)外溫差可降低4℃左右。在本基金資助下，基于以上的研究數(shù)據(jù)，項目申請人發(fā)表SCI檢索的論文7篇（全部標(biāo)注研究項目基金號），EI檢索會議論文4篇，獲得授權(quán)的發(fā)明專利一項。 2100433B

相變儲能建筑材料應(yīng)用于建材的研究始于1982年，由美國能源部太陽能公司發(fā)起。

20世紀(jì)90年代以PCM處理建筑材料(如石膏板、墻板與混凝土構(gòu)件等)的技術(shù)發(fā)展起來了。隨后，PCM在混凝土試塊、石膏墻板等建筑材料中的研究和應(yīng)用一直方興未艾。1999年，國外又研制成功一種新型建筑材料－固液共晶相變材料，在墻板或輕型混凝土預(yù)制板中澆注這種相變材料，可以保持室內(nèi)溫度適宜。另歐美有多家公司利用PCM生產(chǎn)銷售室外通訊接線設(shè)備和電力變壓設(shè)備的專用小屋，可在冬夏天均保持在適宜的工作溫度。此外，含有PCM的瀝青地面或水泥路面，可以防止道路、橋梁、飛機(jī)跑道等在冬季深夜結(jié)冰。2100433B

內(nèi)容簡介

《相變材料與相變儲能技術(shù)》論述了材料相變的原理和材料熱力學(xué)的基礎(chǔ)理論，全面介紹了各種無機(jī)、有機(jī)、金屬和其他復(fù)合相變儲能材料的成分、物理和化學(xué)性質(zhì)、儲熱性能及其對容器的腐蝕與防護(hù)；同時論述了相變儲能技術(shù)的原理、特點和研究范圍，相變過程傳熱理論，相變傳熱的數(shù)值分析，儲能換熱設(shè)備及絕熱技術(shù)的設(shè)計計算基礎(chǔ)和試驗方法?！断嘧儾牧吓c相變儲能技術(shù)》還比較詳細(xì)地介紹了相變儲能技術(shù)在電力調(diào)峰、新能源、工業(yè)和建筑節(jié)能及在家用電器工業(yè)上的工程應(yīng)用的原則、方法和實例，既具有深入的理論，又具有實用的相變材料研制和儲能裝置設(shè)計計算方法。 2100433B

相變儲能建筑材料 在其物相變化過程中，可從環(huán)境中吸收熱（冷）量或向環(huán)境中放出熱量，從而達(dá)到能量儲存和釋放及調(diào)節(jié)能量需求和供給失配的目的。

它兼?zhèn)淦胀ńú暮拖嘧儾牧蟽烧叩膬?yōu)點，能夠吸收和釋放適量的熱能；能夠和其他傳統(tǒng)建筑材料同時使用；不需要特殊的知識和技能來安裝使用蓄熱建筑材料；能夠用標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)；有顯著的節(jié)能降耗效應(yīng)，在經(jīng)濟(jì)效益上具有競爭性。

相變儲能建筑材料應(yīng)用于建材的研究始于1982年，由美國能源部太陽能公司發(fā)起。20世紀(jì)90年代以PCM處理建筑材料(如石膏板、墻板與混凝土構(gòu)件等)的技術(shù)發(fā)展起來了。隨后，PCM在混凝土試塊、石膏墻板等建筑材料中的研究和應(yīng)用一直方興未艾。1999年，國外又研制成功一種新型建筑材料－固液共晶相變材料，在墻板或輕型混凝土預(yù)制板中澆注這種相變材料，可以保持室內(nèi)溫度適宜。另歐美有多家公司利用PCM生產(chǎn)銷售室外通訊接線設(shè)備和電力變壓設(shè)備的專用小屋，可在冬夏天均保持在適宜的工作溫度。此外，含有PCM的瀝青地面或水泥路面，可以防止道路、橋梁、飛機(jī)跑道等在冬季深夜結(jié)冰。2100433B