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粘土矿物作为一种理想的相变材料封装载体，具有丰富多孔结构、较大的比表面积和较强的吸附性，包含高岭土、硅藻土、珍珠岩、二氧化硅、蒙脱石、蛭石等。其中蛭石是一种典型的多孔粘土矿质，具有丰富的层隙结构和高的孔隙体积，蛭石与相变材料之间的作用力主要是毛细管力、表面张力、氢键、范德华力等。二者之间的作用力可将相变材料限制在粘土矿物中。然而相变材料在应用过程中还有一些不足，如有机相变材料导热系数低、易泄露等，无机相变材料有过冷度、相分离等。由于蛭石具有层间离子可交换、受热体积可膨胀、有序的片层结构，使其容易被改性，研究者们利用蛭石的这些特性，通过构建三维网状结构、添加高导热添加剂、添加成核剂、增稠剂等来解决这些问题。

笔者介绍了蛭石的结构与性质，为有效封装相变材料提供了理论依据，并基于蛭石的特性对蛭石进行酸浸、有机插层、构建三维网络等改性，进一步提高相变材料的性能。综述了以蛭石为载体封装有机、无机相变材料的现状，通过对蛭石改性改善了相变材料导热系数低、易泄露等问题。最后对蛭石基复合相变材料未来的应用进行了展望。

蛭石是一种天然、无机、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀。它是一种比较少见的硅酸盐矿物。结构单元层间为两层硅（部分硅被铝替换）氧四面体骨架夹有一层被Mg²⁺、Fe^{3 +}等填充间隙的八面体组成。蛭石结构单元层之间存在Mg²⁺、Na ⁺、Ca²⁺等层间离子，以及大量的吸附水、层间水和结构水，层间距约为1.4 nm。蛭石的主要特性：蛭石层间带负电且层间离子可交换；蛭石受热膨胀，得到膨胀蛭石，蛭石经过高温焙烧体积会膨胀6~20倍，膨胀蛭石的比表面积和孔隙率会显著提升；有序稳定的层状硅酸盐结构。使蛭石易于改性、膨胀和剥离。蛭石的这几种特点，使其被广泛应用到相变储能中，层间离子可交换和有序的片层结构，使蛭石容易改性，在蛭石层间进行插层和原位碳化来构建三维立体结构，更有利于封装相变材料。

有机相变材料具有成本比较低、稳定性好、无腐蚀性、无过冷和相分离现象等优点，主要有石蜡类、脂肪酸类、醇类等。

1.2.1 以石蜡类为相变材料

石蜡为直链烷烃的混合物，其分子式为C_nH_2n+2，一般具有高潜热，且石蜡的相变温度随着烷烃碳链的碳原子数的增加而提高。石蜡中碳原子和氢原子的电负性以及存在的共价键使石蜡具有稳定的化学特征。在低温（95℃以下）条件下，石蜡具有良好的热稳定性。石蜡的这些特点使其在多领域得到了广泛的应用。然而，在相变过程中材料的泄露、导热较差、相变过程体积变化等问题，制约着石蜡相变材料的进一步应用。蛭石的功能改性在增强石蜡封装和稳定复合相变材料的过程中起着重要的作用。

1.2.2 以脂肪酸类为相变材料

脂肪酸类相变材料的分子通式为C_nH_2nO₂，主要有葵酸、月桂酸、硬脂酸和棕榈酸等。脂肪酸与石蜡具有相似的物性，学者们在该类相变材料的研究角度与石蜡相似，主要集中于泄露的抑制、导热系数的提升。除此以外，部分学者采用两种或者两种以上的脂肪酸混合共晶，可实现相变温度的可控。

以蛭石为脂肪酸相变材料的封装载体，通过酸浸和表面改性处理解决脂肪酸类相变材料的泄露、导热系数低等问题。膨胀蛭石具有比表面积大、相容性好、质量轻、孔隙度低、成本低等优点，有效的抑制了共晶混合物的泄露。在蛭石层间构建导热网络、添加导热添加剂增强复合相变材料的传热性能。通过多元共晶调节相变材料的相变温度，使其可以应用到建筑中。

1.2.3 醇类

聚乙二醇性能稳定，对热、酸、碱不起作用，并且无毒无刺激性。聚乙二醇焓值较高，性能稳定，不易发生相分离，且过冷度较低。聚乙二醇的羟基有利于在制备复合相变材料过程中改性。

无机水合盐的相变原理与有机物相变材料不同，水合盐是通过在升温过程中脱去结晶水和降温过程中与水结合来实现能量的储存和释放。水合盐具有成本低、熔点固定、相变潜热大等优点，无机相变材料的导热性能普遍优于有机相变材料。水合盐相变材料也有一些缺点，存在过冷和相分离。

无机相变材料的过冷一般采用添加成核剂来降低。水合盐具有合适的相变温度，可以应用到建筑、蓄冷等方面。

从能源使用来看，相变储能材料在当前阶段还未能理想的应用到实际生活中。未来应该从实验向应用转变，将相变储能材料应用到日常的生产生活中，从而降低不可再生能源的使用，进而减缓能源危机、避免环境恶化。未来应从以下几个方面进行探索。

（1）同时增强蛭石基复合相变材料的封装率与传热性能。在现有的蛭石层间的三维网络结构上进行优化，研发可控的三维网络结构，在提高复合相变材料封装率的同时提高传热效果。

（2）通过多种环境条件评价复合相变材料的稳定性。未来复合相变材料会在各种天气、气候条件下使用，测试不同温度区间、环境条件下相变材料的稳定性是需要探索的问题。

（3）探究蛭石基复合相变材料更多的应用场景，并根据应用场景的需求对蛭石基相变材料做出一定的改性。蛭石基相变材料有利于促进能源可持续发展，是缓解能源问题与环境污染的有效途径。

综述了蛭石的结构与性质、蛭石基有机复合相变材料、蛭石基无机复合相变材料。研究表明，以蛭石为载体封装相变材料有效地减少了相变材料的泄露。但依然存在导热系数低、过冷度大等问题，为了进一步提升蛭石基复合相变材料的性能，使其可以更好地应用到实际，研究者们通过在蛭石层间构建三维立体导热网络提高了复合相变材料的传热性能；对蛭石进行酸浸和有机插层提高了蛭石对有机相变材料的亲和力，进一步提高了复合材料的封装率；在蛭石基无机相变材料中添加成核剂，可以有效地降低过冷。通过对蛭石基复合相变材料的研究与改进，使蛭石基复合相变材料有望应用在建筑和光电转换等领域。