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粘土礦物作為一種理想的相變材料封裝載體，具有豐富多孔結構、較大的比表面積和較強的吸附性，包含高嶺土、硅藻土、珍珠巖、二氧化硅、蒙脫石、蛭石等。其中蛭石是一種典型的多孔粘土礦質，具有豐富的層隙結構和高的孔隙體積，蛭石與相變材料之間的作用力主要是毛細管力、表面張力、氫鍵、范德華力等。二者之間的作用力可將相變材料限制在粘土礦物中。然而相變材料在應用過程中還有一些不足，如有機相變材料導熱系數低、易泄露等，無機相變材料有過冷度、相分離等。由于蛭石具有層間離子可交換、受熱體積可膨脹、有序的片層結構，使其容易被改性，研究者們利用蛭石的這些特性，通過構建三維網狀結構、添加高導熱添加劑、添加成核劑、增稠劑等來解決這些問題。

筆者介紹了蛭石的結構與性質，為有效封裝相變材料提供了理論依據，并基于蛭石的特性對蛭石進行酸浸、有機插層、構建三維網絡等改性，進一步提高相變材料的性能。綜述了以蛭石為載體封裝有機、無機相變材料的現狀，通過對蛭石改性改善了相變材料導熱系數低、易泄露等問題。最后對蛭石基復合相變材料未來的應用進行了展望。

蛭石是一種天然、無機、無毒的礦物質，在高溫作用下會膨脹。它是一種比較少見的硅酸鹽礦物。結構單元層間為兩層硅（部分硅被鋁替換）氧四面體骨架夾有一層被Mg²⁺、Fe^{3 +}等填充間隙的八面體組成。蛭石結構單元層之間存在Mg²⁺、Na ⁺、Ca²⁺等層間離子，以及大量的吸附水、層間水和結構水，層間距約為1.4 nm。蛭石的主要特性：蛭石層間帶負電且層間離子可交換；蛭石受熱膨脹，得到膨脹蛭石，蛭石經過高溫焙燒體積會膨脹6~20倍，膨脹蛭石的比表面積和孔隙率會顯著提升；有序穩定的層狀硅酸鹽結構。使蛭石易于改性、膨脹和剝離。蛭石的這幾種特點，使其被廣泛應用到相變儲能中，層間離子可交換和有序的片層結構，使蛭石容易改性，在蛭石層間進行插層和原位碳化來構建三維立體結構，更有利于封裝相變材料。

有機相變材料具有成本比較低、穩定性好、無腐蝕性、無過冷和相分離現象等優點，主要有石蠟類、脂肪酸類、醇類等。

1.2.1 以石蠟類為相變材料

石蠟為直鏈烷烴的混合物，其分子式為C_nH_2n+2，一般具有高潛熱，且石蠟的相變溫度隨著烷烴碳鏈的碳原子數的增加而提高。石蠟中碳原子和氫原子的電負性以及存在的共價鍵使石蠟具有穩定的化學特征。在低溫（95℃以下）條件下，石蠟具有良好的熱穩定性。石蠟的這些特點使其在多領域得到了廣泛的應用。然而，在相變過程中材料的泄露、導熱較差、相變過程體積變化等問題，制約著石蠟相變材料的進一步應用。蛭石的功能改性在增強石蠟封裝和穩定復合相變材料的過程中起著重要的作用。

1.2.2 以脂肪酸類為相變材料

脂肪酸類相變材料的分子通式為C_nH_2nO₂，主要有葵酸、月桂酸、硬脂酸和棕櫚酸等。脂肪酸與石蠟具有相似的物性，學者們在該類相變材料的研究角度與石蠟相似，主要集中于泄露的抑制、導熱系數的提升。除此以外，部分學者采用兩種或者兩種以上的脂肪酸混合共晶，可實現相變溫度的可控。

以蛭石為脂肪酸相變材料的封裝載體，通過酸浸和表面改性處理解決脂肪酸類相變材料的泄露、導熱系數低等問題。膨脹蛭石具有比表面積大、相容性好、質量輕、孔隙度低、成本低等優點，有效的抑制了共晶混合物的泄露。在蛭石層間構建導熱網絡、添加導熱添加劑增強復合相變材料的傳熱性能。通過多元共晶調節相變材料的相變溫度，使其可以應用到建筑中。

1.2.3 醇類

聚乙二醇性能穩定，對熱、酸、堿不起作用，并且無毒無刺激性。聚乙二醇焓值較高，性能穩定，不易發生相分離，且過冷度較低。聚乙二醇的羥基有利于在制備復合相變材料過程中改性。

無機水合鹽的相變原理與有機物相變材料不同，水合鹽是通過在升溫過程中脫去結晶水和降溫過程中與水結合來實現能量的儲存和釋放。水合鹽具有成本低、熔點固定、相變潛熱大等優點，無機相變材料的導熱性能普遍優于有機相變材料。水合鹽相變材料也有一些缺點，存在過冷和相分離。

無機相變材料的過冷一般采用添加成核劑來降低。水合鹽具有合適的相變溫度，可以應用到建筑、蓄冷等方面。

從能源使用來看，相變儲能材料在當前階段還未能理想的應用到實際生活中。未來應該從實驗向應用轉變，將相變儲能材料應用到日常的生產生活中，從而降低不可再生能源的使用，進而減緩能源危機、避免環境惡化。未來應從以下幾個方面進行探索。

（1）同時增強蛭石基復合相變材料的封裝率與傳熱性能。在現有的蛭石層間的三維網絡結構上進行優化，研發可控的三維網絡結構，在提高復合相變材料封裝率的同時提高傳熱效果。

（2）通過多種環境條件評價復合相變材料的穩定性。未來復合相變材料會在各種天氣、氣候條件下使用，測試不同溫度區間、環境條件下相變材料的穩定性是需要探索的問題。

（3）探究蛭石基復合相變材料更多的應用場景，并根據應用場景的需求對蛭石基相變材料做出一定的改性。蛭石基相變材料有利于促進能源可持續發展，是緩解能源問題與環境污染的有效途徑。

綜述了蛭石的結構與性質、蛭石基有機復合相變材料、蛭石基無機復合相變材料。研究表明，以蛭石為載體封裝相變材料有效地減少了相變材料的泄露。但依然存在導熱系數低、過冷度大等問題，為了進一步提升蛭石基復合相變材料的性能，使其可以更好地應用到實際，研究者們通過在蛭石層間構建三維立體導熱網絡提高了復合相變材料的傳熱性能；對蛭石進行酸浸和有機插層提高了蛭石對有機相變材料的親和力，進一步提高了復合材料的封裝率；在蛭石基無機相變材料中添加成核劑，可以有效地降低過冷。通過對蛭石基復合相變材料的研究與改進，使蛭石基復合相變材料有望應用在建筑和光電轉換等領域。