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綠色建筑與環境健康團隊在相變儲能材料的制備方法領域取得新進展

文章來源：新能源網更新時間：2025-03-06 16:01:49

近日，綠色建筑與環境健康團隊在《功能材料》（CSCD核心，北大核心）期刊上發表了題為《基于Box-Behnken響應面法優化復合材料制備與熱性能研究》的研究論文。該研究以石蠟為相變材料，沸石為吸附載體，添加膨脹石墨以增強導熱性能，通過真空吸附法制備了高性能PA-EG/CA復合相變材料。采用單因素實驗以及響應面法對制備工藝進行優化，通過DSC和FTIR等方法對材料的微觀結構、化學相容性、熱性能及穩定性等進行了表征。團隊2022級碩士研究生薛智奇為第一作者，研究得到了國家自然科學基金面上項目、湖南省教育廳重點項目的資助。

△不同試驗條件對石蠟吸附率的影響：(a)石蠟質量分數；(b)真空度；(c)溫度；(d)時間

隨著建筑節能需求的不斷增長，相變儲能材料在建筑領域的應用前景愈加廣闊。相變儲能材料不僅可以降低建筑物對外部能源的依賴，還能調節室內溫度、滿足熱舒適需求。長期以來，相變儲能材料在建筑領域的應用受到成本高、制備工藝復雜、熱穩定性差以及易泄露等因素的限制。本文采用成本低廉的石蠟、沸石和膨脹石墨制備復合相變材料，通過單因素實驗以及響應面法優化制備工藝。沸石的高吸附性能有效降低了石蠟的泄漏問題，同時提高了材料的整體性能；而膨脹石墨的加入則進一步增強了材料的導熱性能，使其能夠更高效地儲存和釋放能量。實驗結果表明：制備出的PA-EG/CA高性能復合相變材料具有優異的熱性能，其相變溫度為32.04℃，相變潛熱為63.87 J/g，能夠有效調節室內溫度；該復合材料在結構上并未發生化學反應，且經過200次冷熱循環后，相變溫度和相變潛熱變化不大，且并未產生新的特征峰，仍保持良好的熱穩定性和化學穩定性。這一特性使得復合材料在實際應用中具有較長的使用壽命和可靠的性能表現。

△交互效應響應曲面

△復合相變材料的DSC 曲線：(a)凝固曲線；(b)熔化曲線

本研究為復合相變材料的開發和應用提供了新的思路和方法，有助于推動建筑儲能技術進一步發展，為建筑行業節能降碳帶來更加環保、高效的解決方案。

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