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绿色建筑与环境健康团队在相变储能材料的制备方法领域取得新进展

文章来源：新能源网更新时间：2025-03-06 16:01:49

近日，绿色建筑与环境健康团队在《功能材料》（CSCD核心，北大核心）期刊上发表了题为《基于Box-Behnken响应面法优化复合材料制备与热性能研究》的研究论文。该研究以石蜡为相变材料，沸石为吸附载体，添加膨胀石墨以增强导热性能，通过真空吸附法制备了高性能PA-EG/CA复合相变材料。采用单因素实验以及响应面法对制备工艺进行优化，通过DSC和FTIR等方法对材料的微观结构、化学相容性、热性能及稳定性等进行了表征。团队2022级硕士研究生薛智奇为第一作者，研究得到了国家自然科学基金面上项目、湖南省教育厅重点项目的资助。

△不同试验条件对石蜡吸附率的影响：(a)石蜡质量分数；(b)真空度；(c)温度；(d)时间

随着建筑节能需求的不断增长，相变储能材料在建筑领域的应用前景愈加广阔。相变储能材料不仅可以降低建筑物对外部能源的依赖，还能调节室内温度、满足热舒适需求。长期以来，相变储能材料在建筑领域的应用受到成本高、制备工艺复杂、热稳定性差以及易泄露等因素的限制。本文采用成本低廉的石蜡、沸石和膨胀石墨制备复合相变材料，通过单因素实验以及响应面法优化制备工艺。沸石的高吸附性能有效降低了石蜡的泄漏问题，同时提高了材料的整体性能；而膨胀石墨的加入则进一步增强了材料的导热性能，使其能够更高效地储存和释放能量。实验结果表明：制备出的PA-EG/CA高性能复合相变材料具有优异的热性能，其相变温度为32.04℃，相变潜热为63.87 J/g，能够有效调节室内温度；该复合材料在结构上并未发生化学反应，且经过200次冷热循环后，相变温度和相变潜热变化不大，且并未产生新的特征峰，仍保持良好的热稳定性和化学稳定性。这一特性使得复合材料在实际应用中具有较长的使用寿命和可靠的性能表现。

△交互效应响应曲面

△复合相变材料的DSC 曲线：(a)凝固曲线；(b)熔化曲线

本研究为复合相变材料的开发和应用提供了新的思路和方法，有助于推动建筑储能技术进一步发展，为建筑行业节能降碳带来更加环保、高效的解决方案。

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