相变储能材料的应用前景

相变储能材料的应用前景

随着中国经济的高速发展，中国的产业用纺织品和非织造布得到快速增长，2004年总量已近320万吨。非织造布也已超过100万吨，居世界第二位。总量增加的同时，品种也大幅度增加。这些都得益于技术创新和新产品开发。

相变储能材料是近些年开发的一种新材料，是利用某些物质在特定温度下，通过相变来吸收或释放能量。这种材料可制成纤维状、胶囊状或其它包覆形态。纤维状的可直接进行纺织加工，但容纳相变材料较少，储能效果不理想。胶囊状体积大的容纳材料较多，但在实际应用中加工困难，体积小时，同样存在包容物不多的问题。其它方式也都存在不同的优缺点。当前研究的重点是寻找储能效果好、易加工、低成本的物质和制造方法。

第一次海湾战争期间，由于海湾地区的高温和阳光照射，使舰船甲板表面温度达到60°C以上。持续高温使美军参战官兵消耗极大，美军即紧急要求国内提供降温服装，Triangle公司很快研究制成了一种含有相变材料大胶囊的茄克，部分解决了甲板士兵的降温问题。这种茄克经过改进于2001年用于海军陆战队的三防服。该茄克可在40°C的气温下保持服内舒适达1~2小时，并且很容易再生，有效延长了美军作战部队在酷热条件下的战地值勤时间。美国军方还利用该原理制成了温度调节织物，在海军低温干式潜水服、空军防寒抗浸服、防红外隐身服装和陆军士兵保温靴袜等方面使用，具有良好的保温或降温效果。中国地域辽阔，南北温差很大，南沙群岛驻军、海军士兵、三北地区秋冬季士兵服装和防化兵士兵以及夏季武警战士均需要类似的特殊保温或降温服装，年需求量在10万套以上。

中国已开展相变储能材料的研究，天津工业大学张兴祥研究员领导的研究小组研制的熔纺纤维中相变材料微胶囊含量达到了20wt%，经测试在38°C的气温下保持内部温度低于30°C达2.5小时。目前已试用于我军新型飞行服和通风服等，与俄罗斯同类服装相比具有更好的保温性能，同时还具有明显的温度调节功能。温度调节服装在三北地区军用保暖服装以及东南沿海防红外隐身服等方面有良好的应用前景。

这是一类新材料，除在纺织方面应用外，还可进行余热回收、能量储存等。天津工业大学研究的相变储能材料相变温度为28.2～25.4°C和32.1～28.5°C两种，储热量达150J/g以上，耐热和耐水性能良好。研究储热量大、适应不同相变温度的相变储能材料，并且加工制造方便是这一领域的方向，同时开展应用研究可以使这一新材料发挥更大的作用。