从纺织到航天　相变材料应用前景广阔

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　　相变材料(PCM - Phase Change Material)是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质，可分为有机（Organic）和无机(Inorganic)，亦可分为水合（Hydrated）和蜡质(Paraffin Wax)。相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。
　　我们最常见的相变材料就是水：当温度低至0℃时，水由液态变为固态（结冰），当温度高于0℃时水由固态变为液态（溶解）。在结冰过程中吸入并储存了大量的冷能量，而在溶解过程中会吸收大量的热能量。冰的数量（体积）越大，溶解过程需要的时间越长。这是相变材料的一个最典型示例。从水的例子中可以看出，相变材料的这种特性在节能，温度控制等领域有着极大的实践意义，实际上可作为能量存储器来使用。因此，相变材料及其应用已成为广泛的研究课题。
　　这种材料应用隔膜可作为热能存储介质、温度调节器、防日照和防雨保护层来使用。在建筑业中，相变材料（PCM）已经在使用，但对纺织领域来讲，相变材料尚属“大一新生”。然而，相变材料在纺织领域内同样大有用武之地。正如位于美国隆孟特市（Longmont）的纺织测试和创新研究所的巴巴拉・伯斯（Barbara Pause）博士所强调的，热效率是相变材料涂层隔膜的一大优点，应用单层相变材料，可以代替目前使用的多层涂层结构，这样将节约大量材料。
　　北京石油化工学院环境材料研究中心现已成功研制出无机相、有机相、微胶囊系列实用相变材料。该材料可广泛应用于制冷业、长期室外作业人员，以及特种行业，如坦克兵、航天员的服装使用材料。目前可实用的相变材料主要有三种：
　　
　　无机相变材料
　　
　　硫酸钠基防护服可以用到相变材料，其相变温度为15℃，相变焓为180 J/g，目前已进入实际应用阶段。该材料以硫酸钠盐为主相变剂，用添加剂来控制材料的熔点，改善材料的形态，提高材料的综合性能，找出影响材料性能因素及最佳工艺控制条件，掌握了材料的加工工艺、制备温度、存储方法等手段。大量研究表明，所得到的材料在保证了必要相变温度的条件下，仍有较大的相变焓，同时，在长期使用的过程中也确实表现出了较好的稳定性。
　　
　　有机相变材料
　　
　　经大量研究表明，以醇为主相变剂，高级烷烃等为辅相变剂，得到相变温度为23℃，相变焓达到200J/g～220J/g的有机相变材料，是一种较好的制备方法；通过用DSC和TG对相变材料的热稳定性、重复稳定性和膨胀性进行的分析表明，该材料是一种膨胀率低、稳定性很好的相变材料。
　　
　　微胶囊相变材料
　　
　　微胶囊相变材料是将微胶囊技术应用于相变材料而形成的新型复合相变材料，其直径为2～1000μm，能够在10℃～80℃温度范围内吸收或放出100J/g～200J/g的热量，而且在吸、放热量的过程中温度几乎不发生变化。
　　制备微胶囊相变材料的方法很多，主要可分为化学法、物理化学法、机械加工法三大类。本实验室采用化学法中的界面聚合法，即将两种含有双（多）官能团的单体分别溶解在两种不相混溶的含有相变材料的乳化体系中，在聚合反应时两种单体分别从分散相和连续相向其界面移动并迅速在界面上聚合，生成的聚合物膜将相变材料包覆形成微胶囊。由于这种方法从技术上克服了相变物质的应用局限性，提高了相变材料的使用效率，拓宽了相变材料的应用领域，因此不仅可用于运动衣料、防寒服，还可以做成絮片，使之用于被褥及一些高精密仪器的保温层。
　　相信在不久的将来，随着对相变材料特质的进一步挖掘和开发，该材料在航空、航天、航海等高科技领域内的应用前景将非常广阔。

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