纳米相变材料
纳米共晶相变储能材料
纳米共晶相变储能材料
纳米共晶相变储能材料是一种新型的储能材料，它由纳米颗粒和共晶相变材料组成。
共晶相变是指在固态与液态之间的相变过程，当材料受到外界能量加热时，其纳米颗粒开始熔化并在短时间内释放出大量能量。
这种相变储能材料具有高能量密度、快速充放电、长周期使用寿命等优点。
纳米共晶相变储能材料可以应用于电池、超级电容器、热电设备等领域。
在电池中，纳米共晶相变材料可以作为正极材料，提供高能量密度和快速充放电的能力。
在超级电容器中，它可以增加储能容量和提供高功率输出。
在热电设备中，纳米共晶相变材料可以转换热能为电能，提高能量转化效率。
然而，纳米共晶相变储能材料还存在一些挑战。
首先，纳米颗粒的制备和分散难度较大，需要精确控制颗粒尺寸和形态。
其次，相变过程中的热膨胀会导致材料的疲劳和损坏。
此外，纳米共晶相变储能材料中可能存在的溶解、反应和腐蚀问题也需要解决。
总的来说，纳米共晶相变储能材料具有很大的应用潜力，但还需要进一步研究和开发，以克服其存在的问题并实现商业化应用。
纳米技术在相变储热领域的应用
储热技术发 展的主要 因素之一是高性 能 、低成本相 变材料的缺 乏 。纳米技 术的迅速发 展为高性能相 变 材料的研制提供了一条新途径 。 Ｊ 纳米技术 是指在纳 米尺度范 围内 ，通过操 纵原
子 、分子 、原子 团或 分子 团使其 重新排列组 合成新
摘 要： 将纳米技术 ， 尤其是纳米材料制备技术应 用于相 变储热领域 ，可 以 到纳米胶囊相变材料、纳米复合 得 相 变材料 以及纳米高温相变材料。纳米级相变 材料 的开发将拓宽相 变储 热技术的应用领 域。本文综述 了纳米胶 囊相变材料 、纳米复合相变材料和 纳米 高温相 变材料 的研 究进 展 ，介绍 了纳米相变材料 的应用 。
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纳米二氧化钒 纯氧化钒 vo2 反射红外线相变材料
纳米二氧化钒纯氧化钒 vo2 反射红外线相变材料纳米二氧化钒: 开启物质科学新时代导言在当代材料科学领域中，纳米材料因其独特的性质和广泛的应用前景而备受关注。
纳米二氧化钒（nano V2O5）作为一种异质结构的纳米材料，具有很高的光学和电学性能，被广泛研究和应用于反射红外线相变材料中，尤其是纯氧化钒（VO2）的制备方面。
本文将通过深度和广度的分析，探讨纳米二氧化钒在红外线相变材料方面的应用与前景，并分享个人观点和理解。
一、纳米二氧化钒的制备和结构1.1 纳米材料的制备方法制备纳米二氧化钒的方法有很多种，常见的包括溶剂热法、氧气气相法、溶液法等。
其中，溶剂热法可以获得高纯度和良好结晶度的纳米产品，但要注意控制温度和反应时间，以避免晶粒增长或团聚。
1.2 纳米二氧化钒的结构特点纳米二氧化钒具有较大的比表面积和较小的晶粒尺寸，这使其在光学和电学性能方面表现出独特的性质。
与传统的二氧化钒相比，纳米二氧化钒具有更高的吸收率和反射率，以及更好的稳定性和可控性。
二、纳米二氧化钒在反射红外线相变材料中的应用2.1 红外线相变材料的基本原理在红外线应用领域中，相变材料的研究具有重要意义。
它们可以通过改变晶体结构中的电子状态，实现红外线的吸收和反射调控。
纳米二氧化钒正是一种理想的红外线相变材料，因其在低温下是绝缘体，在高温下是金属导体。
这种相变性能使得纳米二氧化钒在红外线光学器件和智能调控等领域具有巨大的应用潜力。
2.2 纳米二氧化钒的应用研究近年来，研究者们对纳米二氧化钒的应用进行了广泛而深入的研究。
他们利用纳米二氧化钒的相变特性和红外线调控能力，开发了红外线传感器、非接触式温度测量装置和智能窗户等应用。
其中，智能窗户能够根据外界温度和光照条件，自动调节窗口的透明度和反射率，有效地改善室内的热舒适性和能源利用效率。
三、纳米二氧化钒的前景与挑战3.1 前景展望纳米二氧化钒作为反射红外线相变材料的一种理想选择，其在红外线调控和传感领域具有广阔的前景。
相变材料种类及优缺点比较
为了提高热导率，相变材料装在浅而大的盘状容器中；也可以将PCM装入有导热流体包围的小圆柱管中；或者是壳管换热器的壳中。
部分填充PCM的蜂窝结构，以及将PCM置于球状的塑料容器中（即相变胶囊），很好的解决了相变时体积变化导致泄漏、导热面积减小引起热阻增大的问题。
组合相变材料直接接触的换热器固—固相变材料水和盐与不溶流体的使用，扰动解决了PCM的过冷和相隔离的问题，而且微/纳胶囊较大的面积/体积比，使得导热率加强。
材料在固态、液态、气态中发生转变的过程叫做相变。
材料在相变过程中，会放热或者吸热，而物体会维持恒温。
而这种特性为我们热控制带来了福音。
相变材料是由多组分构成的,包括主储剂、相变点调整剂、防过剂、防相分离剂、相变促进相变材料的分类：按照其相变过程可分为固——固相变、固——液相变、固——气相变和液——气相变材料四种，目前应用较多的是固——液相变材料。
按照其化学组成可分为无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。
无机相变材料包括结晶水合盐（可逆性不好）、熔融盐、金属合金等无机物;有机相变材料包括石蜡、羧酸、酯、多元醇等有机物;混合相变材料主要是有机和无机共融相变材料的混合物。
（多种相变材料混合可以获得合适的相变温度）三种各自的特点存在的问题：过冷、相分离、相变时体积变化、腐蚀容器、液相泄露；有机相变材料熔点低，易燃、导热率低。
近年来出现的产品：为解决固液相变时泄露和腐蚀，产生了胶囊相变材料，为增加表面积/体积比，微/纳米胶囊相变材料及其应用；定型相变材料综合了是将相变材料与高分子材料复合，既避免固-固相变材料潜热低的问题，又回避了固——液相变材料液体泄露的问题；金属泡沫相变材料等相变材料,应满足的要求有:合乎需要的相变温度;足够大的相变潜热;性能稳定,可反复使用;相变时的膨胀收缩性小;导热性好,相变速度快;相变可逆性好,原料廉价易得等。
改善相变材料导热性能的办法是，在相变材料中加人金属、陶瓷材料和热解石墨等导热系数高的填料，填料通常有以下结构形式:粉末、纤维、肋片及蜂窝；利用2种或者3种相变温度不同的材料按相变温度高低顺序进行放置，可得到合适的相变温度点，同时加快导热速度。
纳米相变材料
纳米相变材料的制备方法
溶胶-凝胶法
将原料溶液通过溶胶-凝胶反应 转化为凝胶，再经过干燥、热处 理等工序制备出纳米相变材料。
微乳液法
利用两种互不相溶的溶剂在表面 活性剂的作用下形成微乳液，通 过控制反应条件制备出纳米相变
• 纳米相变材料在智能调温纺织品中的应用研究：智能调温纺织品能够根据外界 环境温度自动调节纤维内部的热量流动，为穿着者提供舒适的温度环境。纳米 相变材料作为智能调温纺织品的理想材料之一，具有优异的热储存和释放性能 。科研人员针对纳米相变材料在智能调温纺织品中的应用进行了大量研究，开 发出了多种高性能的智能调温纺织品。
04 纳米相变材料的研究进展 与挑战
研究进展与成果
• 纳米相变材料在储能领域的应用研究：随着能源需求的增长，储能技术越来越 受到重视。纳米相变材料因其高能量密度和良好的循环性能，在储能领域具有 广阔的应用前景。近年来，科研人员对纳米相变材料的制备技术、性能优化以 及储能系统设计等方面进行了深入研究，取得了一系列重要的研究成果。
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纳米相变材料的优势
01
02
03
高储能密度
纳米相变材料具有较高的 储能密度，能够在较小的 体积内储存大量的热量。
长寿命
相较于传统相变材料，纳 米相变材料的寿命更长， 能够保证长期使用的稳定 性和可靠性。
可控性强
通过改变纳米相变材料的 制备工艺和组分，可以实 现对相变温度和相变焓的 精确调控。
02 纳米相变材料的种类与特 性
相变材料的重要性
节能环保
相变材料在储能和温度调控方面 具有广泛应用，能够提高能源利 用效率，减少能源浪费和环境污
纳米胶囊相变材料的制备
第 ５ ８卷
第 ３期
化
工
学
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Ｍａｃ ｒ ｈ ２０ ０７
２ ０ 年 ３月 ０７
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料 ；系 统 探 讨 了 聚 合 反 应 各 因 素 对 乳 胶 粒 子 的形 态 、胶 囊 材料 热 性 能 的 影 响 。适 宜 的反 应 条 件 为 ：引 发 剂 ＡＩＮ Ｂ ０ ５ （ 相 质 量 分 数 ，下 同 ） ． 油 ；链 转 移 剂 Ｄ Ｔ ０ ４ ； 正 十 八 烷 与 苯 乙 烯 比为 １：１以 及 复 合 乳 化 剂 （ ＤＳ和 Ｄ ． Ｓ Ｏ －０ 总 量 ２ ，配 比为 １：１ Ｐ１） 。实 验 结 果 表 明胶 囊 ｚ均 直 径 １ ４ａ ２ ｍ，相 变 焓 可 达 １ ４４ｋ ２ ． Ｊ・ｋ － 。 ｇ。 关 键 词 ：相 变 材 料 ；纳 米 胶 囊 ； 位 聚合 ； 乳 液 ； 声 波 工 艺 原 细 超 中图 分 类 号 ：ＴＱ ３ ６ ３ １ ． 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０ ３ —１ ５ （０ ７ ０ — ０ ７ 一 Ｏ ４ ８ １７ ２ ０ ） ３ ７ １ ５
纳米材料磁热效应
纳米材料磁热效应纳米材料磁热效应是指在外加磁场作用下，纳米材料发生的磁性相变和磁热效应。
磁热效应是指在外加磁场下，材料发生磁性相变时伴随的温度变化现象。
纳米材料磁热效应具有许多独特的特性，使其在磁性材料、磁存储、磁传感器等领域具有广泛的应用前景。
纳米材料磁热效应的发现源于磁性相变材料的研究。
磁性相变材料是指在外加磁场下，材料的磁性发生可逆或不可逆的相变。
这种相变通常伴随着温度的变化，即磁热效应。
磁性相变材料的磁热效应可以用来实现磁性材料的温度控制和调节，从而在磁存储和磁传感器等领域应用中具有重要意义。
纳米材料由于其特殊的尺寸效应和表面效应，具有许多独特的物理和化学性质。
纳米材料的磁性相变和磁热效应也有着与宏观材料不同的特点。
首先，纳米材料的磁性相变温度通常比宏观材料低，且相变过程更加复杂。
这是由于纳米尺寸效应导致表面和界面的能量变化，从而影响了材料的磁性行为。
其次，纳米材料的磁热效应通常更加显著，这是由于纳米材料具有较大的表面积和较高的界面密度，从而增强了磁热效应的表现。
此外，纳米材料的磁热效应还可能受到尺寸分布、晶体结构和磁性相变机制等因素的影响。
纳米材料磁热效应的研究不仅对于理解纳米尺度下磁性材料的特性具有重要意义，而且对于开发和设计新型纳米磁性材料具有重要的指导意义。
目前，已经有许多纳米材料被发现具有显著的磁热效应。
例如，铁氧体纳米材料、磁性合金纳米材料和过渡金属氧化物纳米材料等都展示出了优异的磁热性能。
这些纳米材料可以通过调节其尺寸、形状和组分等参数来实现对磁热效应的调控，从而满足不同应用领域的需求。
纳米材料磁热效应在磁性材料、磁存储和磁传感器等领域具有广泛的应用前景。
首先，纳米材料磁热效应可以用于磁性材料的温度控制和调节。
通过调节外加磁场的强度和方向，可以实现对纳米材料磁性相变温度的调控，从而实现对材料温度的控制和调节。
这对于磁记录和磁存储等领域的应用具有重要意义。
其次，纳米材料磁热效应还可以用于磁传感器的灵敏度提高。
纺织材料的纳米技术应用研究
纺织材料的纳米技术应用研究在当今科技飞速发展的时代，纳米技术作为一项具有革命性的前沿技术，正逐渐渗透到各个领域，其中纺织材料领域也不例外。
纳米技术为纺织材料带来了前所未有的性能提升和创新应用，为纺织行业的发展开辟了新的途径。
一、纳米技术在纺织材料中的应用优势纳米技术应用于纺织材料具有多方面的显著优势。
首先，纳米材料的小尺寸效应使得它们能够在纤维内部和表面实现均匀分散，从而显著改善纺织材料的物理性能。
例如，纳米粒子可以增强纤维的强度和韧性，提高织物的耐磨性和耐拉伸性。
其次，纳米技术能够赋予纺织材料独特的功能性。
通过在纤维中添加具有特殊功能的纳米粒子，如抗菌、防紫外线、自清洁等，使纺织品具备了更多的附加价值。
再者，纳米技术有助于提高纺织材料的染色和印花效果。
纳米粒子可以改善染料的分散性和渗透性，使得颜色更加鲜艳、持久，同时减少染料的用量，降低环境污染。
二、纳米技术在纺织材料中的具体应用1、抗菌防臭功能在日常生活中，纺织品容易滋生细菌和产生异味，给人们带来诸多不便和健康隐患。
纳米技术的应用为解决这一问题提供了有效的途径。
例如，将纳米银粒子引入纺织纤维中，银离子能够破坏细菌的细胞膜和细胞内的蛋白质结构，从而达到抗菌的效果。
纳米氧化锌、纳米二氧化钛等也具有良好的抗菌性能，且对人体无害。
这些纳米材料处理后的纺织品能够有效地抑制细菌和真菌的生长，保持衣物的清新和卫生，特别适用于内衣、袜子、运动服装等。
2、防紫外线功能紫外线对人体皮肤有一定的伤害作用，长期暴露在阳光下可能导致皮肤晒伤、老化甚至引发皮肤癌。
利用纳米技术，将纳米氧化锌、纳米二氧化钛等紫外线吸收剂添加到纺织纤维中，可以有效地阻挡紫外线的穿透。
经过处理的纺织品能够提供良好的紫外线防护，广泛应用于户外运动服装、遮阳伞、防晒服等产品中，为人们的户外活动提供了有效的保护。
3、自清洁功能自清洁纺织品是纳米技术在纺织材料领域的一个重要应用成果。
通过在纤维表面涂覆具有超疏水或超亲水性能的纳米涂层，如纳米二氧化硅、纳米碳管等，使纺织品能够自动排斥水和污垢。
纳米技术在纺织品中的应用前景
纳米技术在纺织品中的应用前景在当今科技飞速发展的时代，纳米技术正以其独特的魅力和强大的功能，逐渐渗透到各个领域，纺织品行业也不例外。
纳米技术为纺织品带来了前所未有的性能提升和创新可能，展现出了广阔的应用前景。
纳米技术，简单来说，就是研究和处理在纳米尺度（1 纳米到 100纳米之间）的物质和现象的技术。
这个尺度下，物质会展现出与宏观状态截然不同的物理、化学和生物学特性。
当纳米技术应用于纺织品时，它能够从纤维的制造、织物的整理到功能的赋予等多个环节，带来根本性的改变。
在纤维制造方面，纳米材料可以被添加到聚合物基质中，以改善纤维的性能。
例如，将纳米级的陶瓷颗粒掺入聚酯纤维中，可以显著提高纤维的强度和耐磨性。
这意味着用这种纤维制成的纺织品，如服装、床上用品等，会更加耐用，使用寿命更长。
而且，通过在纤维制造过程中引入纳米级的导电材料，如碳纳米管或金属纳米粒子，可以生产出具有导电性能的纤维。
这些导电纤维在智能纺织品领域有着重要的应用，比如用于制造能够监测人体生理信号的衣物，或者具有加热功能的服装。
纳米技术在织物整理方面的应用也令人瞩目。
传统的织物整理方法往往存在着效果不持久、对环境不友好等问题。
而纳米技术为解决这些问题提供了新的途径。
利用纳米粒子的小尺寸效应和表面效应，可以制备出具有超疏水、超亲水或抗菌等功能的整理剂。
超疏水整理剂能够使织物表面形成类似荷叶的微纳结构，从而具备优异的防水和防污性能。
想象一下，一件经过这种处理的外套，即使在雨天也能保持干爽，而且污渍很容易被擦拭掉。
超亲水整理剂则可以让织物具有良好的吸湿和排汗性能，非常适合用于运动服装。
此外，纳米抗菌整理剂能够有效地抑制细菌和真菌的生长，使纺织品具有持久的抗菌功能，对于医疗和卫生领域的纺织品来说，这是一个巨大的进步。
除了上述性能的提升，纳米技术还为纺织品带来了新的功能。
比如，利用纳米技术可以制造出具有紫外线防护功能的纺织品。
纳米级的氧化锌或二氧化钛粒子能够有效地吸收和散射紫外线，将其添加到织物中，可以为人体提供更好的紫外线防护，减少皮肤受到的伤害。
相变材料在智能控制和纳米器件中的应用
相变材料在智能控制和纳米器件中的应用随着科技的不断进步和人们对智能化生活的需求增加，相变材料作为一种新型材料，逐渐引起了人们的关注。
相变材料具有独特的物理和化学性质，在智能控制和纳米器件领域有着广泛的应用前景。
一、相变材料在智能控制领域的应用1. 智能玻璃智能玻璃是一种能够根据外界环境条件改变透明度的材料，其主要成分就是相变材料。
智能玻璃可以根据温度、电流等外部信号自动调节透明度，实现自动控制。
这种材料广泛应用于建筑、汽车等领域，可以有效地调节室内光线，提高能源利用效率。
2. 温度控制器相变材料具有温度敏感性，可以根据温度变化来控制电路的开关。
利用相变材料制作的温度控制器可以在特定温度下自动开启或关闭电路，实现温度的精确控制。
这种温度控制器广泛应用于电子设备、家电等领域，提高了设备的安全性和稳定性。
3. 存储器件相变材料具有可逆的相变特性，可以在不同的温度下切换其物理状态。
利用这一特性，可以制作出具有存储功能的相变存储器件。
相比传统的存储器件，相变存储器件具有更高的存储密度、更快的读写速度和更低的能耗。
相变存储器件被广泛应用于电子产品、计算机等领域，推动了信息存储技术的发展。
二、相变材料在纳米器件中的应用1. 纳米传感器相变材料具有高灵敏度和高稳定性的特点，可以用于制作纳米传感器。
利用相变材料的相变特性，可以实现对温度、压力、湿度等环境参数的高精度检测。
这种纳米传感器可以应用于环境监测、生物医学等领域，提供精确的数据支持。
2. 纳米调控器相变材料可以通过调节其相变温度和相变速度来实现对纳米器件的调控。
利用相变材料制作的纳米调控器可以在纳米尺度上实现对器件的精确控制，提高器件的性能和稳定性。
这种纳米调控器被广泛应用于纳米电子、纳米机器人等领域，推动了纳米技术的发展。
3. 纳米能源存储相变材料具有高能量密度和长寿命的特点，可以用于制作纳米能源存储器。
利用相变材料的相变特性，可以实现对能量的高效存储和释放。
纳米胶囊的制备方法及其在相变材料中的应用
１纳 米胶 囊 的制 备 方 法 ．
１１ １双 乳 液 蒸 发技 术 双 乳 液 蒸 发技 术 制 备 纳 米 胶 囊 通 常 采 用
①将活性组分分散于含有壳材料的有机溶剂 中； 生成 ② 目前 纳 米 胶 囊 常 用 的 制备 方 法 主 要 有 乳 液 聚 合 法 、 面及 原 位 聚 四个主要 步骤： 界 即将 该 有 机 相 在 与 前 一 种 不 相 混 溶 的第 二 种 连 续 相ｆ 常 通 合法等； 随着 科 学 技 术 的 发 展 ， 些 新 型纳 米 胶 囊 技 术 得 到 开 发 ， 一 如界 双 乳 液 微 滴，
１２界 面 聚 合 法 具 体 方 法 如 下 ： 分 散 或 溶 解 得 很 好 的 囊 心 、 ． 把 单 体 溶 于 一 种 溶 剂 所 得 的溶 液 加 到 注 射 器 中， 另 一 种 单 体 溶解 在 另 一 把
２ 纳 米胶 囊在 相 变 材 料 中的 应 用 ．
纳 米 胶 囊 相 变 材 料 是 将 纳 米 胶 囊 化 技 术 应 用 于 相 变 材 料 的新 的 因 种 与 上 述 溶 剂 不 相 混 溶 的溶 剂 内放 在 注射 器 下 的容 器 中， 注 射 器 中 研 究 领 域 。纳 米 胶 囊 相 变 材 料 在 保 留微 胶 囊 相 变材 料 优 点 的 同 时 ， 当 有 的液 体 通 过 毛 细 管 针 头 在 电 动 马达 的 驱 动 下 形 成 表 面 带 电 的 均 匀 球 胶 囊 尺 寸从 微 米 级 降 为 纳 米 级 ，使胶 囊 表 面 积 与体 积 的 比 率 增 大 ． 同时 ， 在使 用 过 程 中还 可 大 大 降 低 长 体 液滴 （ 径 在 纳米 大 小１ 人 溶 有 第 二 种 反 应 单 体 的 溶 液 中 时 ， 粒 滴 即在 利 于 提 高 相 变 材 料 的传 热 速 率 ；
复合纳米相变储热材料
复合纳米相变储热材料复合纳米相变储热材料是一种新型的能源储存材料，它可以在储存过程中吸收或释放大量的能量。
相变储热材料的特点是在相变过程中，能量的储存密度更高，相较于传统的储热材料，具有更大的潜在应用前景。
本文将对复合纳米相变储热材料的结构、性能和应用进行详细介绍。
复合纳米相变储热材料是一种由基础相变材料和纳米材料组成的复合体系。
相变材料主要有相变温度突变的特性，可以在相变过程中吸热或放热。
而纳米材料的加入可以增加材料的导热性能，提高了储热和释热速率。
这种复合材料具有较高的能量密度和较快的热传导速率，可以在短时间内完成储热和释热过程。
复合纳米相变储热材料的性能取决于相变材料的选择和纳米材料的加入方式。
相变材料的选择应根据具体的应用需求确定，一般选择具有高储热潜热和良好相变性能的材料，如石蜡、硅油等。
纳米材料的加入可以通过物理混合、表面修饰等方式实现。
常用的纳米材料有纳米颗粒、纳米管、纳米片等。
纳米材料的加入不仅可以提高材料的导热性能，还可以调控相变过程的温度范围和相变潜热，从而优化储热性能。
复合纳米相变储热材料具有多种应用领域。
首先，它可以广泛应用于太阳能热水器和太阳能储能系统中。
在这些系统中，复合纳米相变储热材料可以吸收太阳能并将其储存起来，以供后续使用。
其次，它还可以应用于建筑领域，用于改善建筑物的能源效率。
将复合纳米相变储热材料应用于建筑物的墙壁、屋顶等部位，可以有效地吸收和存储室内外的热量，减少能源的消耗。
此外，复合纳米相变储热材料还可以应用于汽车、电子设备等领域，用于提高能源的利用效率和延长电池的使用时间。
总结起来，复合纳米相变储热材料是一种具有很大应用潜力的能源储存材料。
通过合理选择相变材料和纳米材料，可以优化材料的储热性能。
复合纳米相变储热材料可以在太阳能热水器、建筑领域、汽车等方面发挥重要作用，为节能减排和提高生活质量等方面做出贡献。
然而，目前该领域的研究仍处于起步阶段，还有许多问题需要解决。
复合纳米相变储热材料
复合纳米相变储热材料复合纳米相变储热材料是一种能够在温度变化过程中吸热或释放热量的新型材料。
它由纳米级相变材料和导热材料组成，具有高效储热、快速传导热量和可控释放热能等优势，在能源领域具有重要的应用前景。
相变储热材料是一种特殊的材料，它在温度变化时能够发生相变现象，吸收或释放大量的热量。
常见的相变材料有蓄热石蜡、硅胶等，但它们的热传导性能较差，导致储热和释放热能的效率较低。
而复合纳米相变储热材料通过在相变材料中添加导热材料，可以提高整体材料的热传导性能，从而提高储热和释放热能的效率。
复合纳米相变储热材料的制备方法多种多样，常见的方法有溶剂热法、溶胶-凝胶法、机械合成法等。
其中，溶剂热法是一种常用的制备方法，通过将相变材料和导热材料分散在有机溶剂中，经过溶剂的挥发和材料的固化，得到复合纳米相变储热材料。
这种方法制备的材料具有均匀的纳米级相分散度和较高的热传导性能。
复合纳米相变储热材料在能源领域具有广泛的应用前景。
首先，它可以用于太阳能热利用系统中。
太阳能是一种清洁、可再生的能源，但其能量密度较低，不能持续供应热能。
而复合纳米相变储热材料可以将太阳能转化为热能并储存起来，供暖和热水使用。
其次，它可以用于工业废热回收系统中。
工业生产中产生的废热大量流失，造成能源浪费。
而复合纳米相变储热材料可以吸收废热并储存起来，用于供应工业生产过程中的热能需求。
此外，复合纳米相变储热材料还可以应用于电子设备散热、建筑节能等领域。
复合纳米相变储热材料的性能优化是当前研究的热点之一。
一方面，可以通过优化相变材料的配方和结构设计来提高其储热和释放热能的效率。
例如，可以选择具有较高相变温度和较大相变潜热的相变材料，并通过控制纳米级相分散度和晶格结构来提高其热传导性能。
另一方面，可以通过优化导热材料的选择和添加方式来提高整体材料的热传导性能。
例如，可以选择导热性能较好的纳米材料，并通过控制其分散度和形貌来提高其热传导性能。
此外，还可以通过控制导热材料的添加量和分布方式来实现对复合纳米相变储热材料性能的调控。
纳米颗粒协同肋片强化相变材料传热性能试验
摘要以石蜡作为相变材料(phase change material，PCM)，设计并搭建了一套PCM传热强化试验系统，在PCM中加入了高导热率纳米颗粒和金属肋片，结合温度数据采集系统对PCM熔化过程进行了试验测试，对PCM内部不同测点的温度变化趋势进行了分析，研究了纳米颗粒质量分数和肋片数对PCM传热性能的影响。
结果表明：添加纳米颗粒可有效提升PCM温升速率，0.06%(质量分数，余同)石墨烯/PCM温升速率较高，与其他组分的石墨烯/PCM相比传热效果更好；加入肋片可加快PCM内部温度响应，9肋片/PCM的整体传热性能优于其他数量的肋片/PCM；纳米颗粒协同肋片结构可促进PCM传热性能的提升，9肋片、0.06%石墨烯/PCM与9肋片、0.09%石墨烯/PCM启动时间早，温升幅度高，传热性能好，为强化PCM传热性能中的较优组合。
关键词纳米颗粒；肋片；相变材料；传热性能相变材料(phase change material，PCM)作为高潜热储能介质，可在相变过程中保持温度近似恒定，并以潜热的形式吸收和释放大量热能，基于PCM潜热特性的相变储能技术可削弱热源的温度波动，增强系统温度稳定性，故在电池热管理、工业余热回收、太阳能热利用和建筑热调控等领域具有广阔的应用前景。
然而，PCM普遍存在导热性能较低的缺点，在实际应用中其较低的热导率会成为传热的主要障碍，进而影响其作为热管理系统的工作效率和整体性能。
近年来，国内外学者在增强PCM的传热性能方面进行了大量的工作，科研人员尝试在PCM 中加入金属肋片以增大传热面积，从而提升整体传热性能。
杨宾等通过搭建传热方腔试验台对肋片强化石蜡PCM传热进行了研究，记录分析了传热过程中的温度-时间数据，结果表明，在储热系统中加入肋片可加快PCM内部温度响应，提高PCM熔化速度。
通过数值模拟对PCM中肋片的温度分布进行了研究，计算结果表明，存在合适的肋片尺寸，使得翅片传热量较大，整体传热性能较好。
纳米晶材料的相变行为研究
纳米晶材料的相变行为研究纳米晶材料作为一种新型材料，由于其独特的性质和广泛的应用前景，近年来受到了广泛关注。
其中，纳米晶材料的相变行为一直是研究的热点之一。
相变是物质在温度、压力或其他外界条件发生变化时，从一个物态转变为另一个物态的过程。
纳米晶材料的相变行为不仅与传统材料的相变有所不同，而且其背后的机理也是极其复杂的。
首先，我们需要了解纳米晶材料的特性以及其与相变之间的关系。
纳米晶材料的最大特点在于其纳米尺度下的尺寸效应和界面效应。
相较于传统的晶体材料，纳米晶材料存在更多的晶界、位错和界面，这些缺陷对其相变行为产生了重要影响。
例如，相变温度和相变速率等都会因为晶界与界面的存在而发生变化。
因此，纳米晶材料的相变行为相对复杂，不能简单地依赖于体相材料的相变规律。
同时，纳米晶材料的相变行为也受到晶体粒子大小的影响。
相变温度、相变速率等都随着晶体粒子的尺寸而改变。
较小的纳米晶颗粒相较于较大的晶体颗粒，其表面积更大，表面活性也更高，从而导致相变行为变得更加复杂。
此外，纳米晶材料的晶体颗粒大小与晶界的粗糙程度也是相变行为研究的重要因素。
晶界的形貌和晶粒尺寸会影响晶体材料的力学性能和热稳定性，进而对其相变行为产生重要影响。
围绕纳米晶材料的相变行为研究，学术界已经提出了许多理论模型和实验方法。
其中，分子动力学模拟是研究纳米晶材料相变行为最常用的方法之一。
通过模拟材料内原子的运动状态，研究人员可以了解纳米晶材料的相变机制和原理。
此外，还有一些实验手段，如差示扫描量热法、透射电子显微镜等，可以帮助我们观察并研究纳米晶材料的相变行为。
这些实验方法为研究纳米晶材料的相变行为提供了有力支持，并为相关应用提供了重要参考。
基于以上的研究，纳米晶材料的相变行为在材料科学和工程领域的应用也逐渐展开。
通过控制纳米晶材料的结构和组成，研究人员可以调控其相变行为，从而实现在材料性能和应用上的进一步改进。
例如，在材料加工领域，纳米晶材料的相变行为可以用来调节材料的硬度、韧性和导电性等。
纳米微胶囊相变材料
纳米微胶囊相变材料概述纳米微胶囊相变材料是一种具有特殊功能的材料，其通过纳米技术将相变材料封装在微胶囊中，从而赋予其更多应用潜力。
相变材料是一类可以在温度变化时吸热或释热的物质，常见的相变材料有蜡、水和氢化钠等。
纳米微胶囊相变材料结合了相变材料和纳米技术的优势，具有更高的热容量、更快的相变速度和更好的稳定性等特点，因此在能源、建筑、电子等领域具有广阔的应用前景。
纳米技术在纳米微胶囊相变材料中的应用纳米技术是一种能够精确控制和调节材料结构和性能的技术，通过纳米技术，可以将相变材料封装在纳米尺度的微胶囊中。
纳米微胶囊相变材料的制备过程中，首先需要选择合适的相变材料，并通过化学方法或物理方法将其封装在纳米胶囊中。
封装后的纳米微胶囊具有较小的尺寸和较大的表面积，增加了相变材料与外界的接触面积，提高了热传导效率。
同时，纳米尺度的微胶囊还具有更好的稳定性和可控性，可以避免相变材料的泄漏和损坏。
纳米微胶囊相变材料的特性和应用纳米微胶囊相变材料具有以下几个特性和应用：1. 高热容量：纳米微胶囊相变材料具有较高的热容量，可以在相变过程中吸收或释放大量的热量，具有显著的温度调节效果。
因此，纳米微胶囊相变材料在节能和环境调节方面具有广泛的应用前景。
2. 快速相变速度：纳米微胶囊相变材料由于尺寸较小，热传导效率高，相变速度较快。
这使得纳米微胶囊相变材料在热管理、温控设备等领域具有重要的应用价值。
3. 温度稳定性：纳米微胶囊相变材料具有较好的温度稳定性，能够在一定的温度范围内保持相变性能不变。
这使得纳米微胶囊相变材料在高温环境下的应用具有优势。
4. 可调节性：纳米微胶囊相变材料可以通过调节胶囊的尺寸、壁厚和壁材料等参数来调节其相变性能，实现对温度和热量的精确控制。
这为纳米微胶囊相变材料的应用提供了更多的可能性。
5. 应用领域：纳米微胶囊相变材料可以应用于能源储存、建筑节能、电子设备散热等领域。
例如，在太阳能热水器中，可以利用纳米微胶囊相变材料吸热的特性，提高太阳能的利用效率。
纳米储热相变材料
纳米储热相变材料
纳米储热相变材料是一种具有高能量密度和高功率密度的先进材料，它们利用纳米尺度的特性来改善储能系统的性能。
纳米储热相变材料的研究和应用主要集中在以下几个方面：
-导热性能的提升：通过在相变材料中加入碳基纳米添加剂，如石墨烯或碳纳米管，可以显著提高材料的热导率。
这是因为碳基纳米添加物为声子提供了传输通道，从而增强了热传导效率。
-能量密度和功率密度的优化：纳米复合相变材料可以通过近距离接触熔化机制，将传热过程限制在微液膜内，这样可以避免因纳米添加剂负载导致的高粘度问题，从而实现高能量密度和高功率密度的储热系统。
-储能密度和相变温度的考虑：在选择相变材料时，除了导热性能外，还需要关注其储能密度和相变温度，这些因素共同决定了材料的整体储能效率和适用性。
-新型添加剂的应用：研究人员还在探索使用顺磁性Fe3O4纳米颗粒等新型添加剂来改善相变材料的导热性能。
此外，声驱动相变材料也是一个研究方向，例如氧化石墨烯和碳纳米管等材料能够吸收声波并将其转化为热能。
值得一提的是，相变材料因其高蓄热能力和几乎恒定的相变温度而在热能储存（TES）领域受到关注。
它们的应用潜力在扩大可再生能源，如太阳能收集的应用领域，引起了研究人员的兴趣。
综上所述，纳米储热相变材料通过纳米技术的应用，不仅提高了能量储存的效率，还为能源的可持续利用提供了新的可能性。
这些材料在未来的能源管理和环保领域有着广阔的应用前景。
导热系数增强的高焓芳纶纳米纤维气凝胶基复合相变材料
导热系数增强的高焓芳纶纳米纤维气凝胶基复合相变材料下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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（6）不同方法制备所得的纳米Fe-Ni合金中都显示出α 相加热时的逆转变，并且As与大块晶体的相当。
5.2 纳米材料的扩散型相变
对纳米材料中扩散性相变的研究，目前还很少。
以磁控溅射法制备了Al-Cu(0.3%Cu和1%Cu，摩尔分数) 厚度为500nm的薄膜，有衬底的晶粒为60-250nm，无衬底的 晶粒为30-120nm. 研究其经过323-773K温度间热循环后的相 变, 发现经过加热至773K，慢冷后都发生脱溶沉淀，大多是 沉淀在三角晶界上。冷却至室温后，大量的Cu(0.2%mol)不 在第二相内。EDS试验证明，Cu偏聚在晶界和位错上。和大 块Al-Cu中脱溶沉淀不同，在薄膜Al-Cu中，第二相粒子为非 共格的Al2Cu，无中间相形。组织控制主要取决
UJS出—D现ai Q的X 稳定结构。
于工艺因素。
图 Co细粒的α、β结构体积
比 Vα/β 与细粒平均直径的关
系
图 Al89Fe10Zr1合金在fcc-Al析出的低温域时
效处 理后的晶胞参数(afcc-Al)、粒子直径(dfcc-Al) 和体积分数(φfcc-Al)与时效温度的关系
不同的隧道效应。
量子效应、宏观量子隧道效应将会是未
来微电子、光电子器件的基础。
表面效应：表面原子比例↑↑，→ 表面能及 表面张力↑↑， → 表面吸附性↑↑， → 纳米粒子性质的变化。
界面效应：很大比例的原子是处于缺陷环境 中→力学性能的变化。具有特殊而新奇的 力学性质。 牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是 由磷酸钙等纳米材料构成的.
例
特殊热学性质 材料的熔点将显著降低；
子
特殊磁学性质 鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂等生
物体中存在超微磁性颗粒→生物磁罗盘
量子效应：电磁、光学、热学和超导等微观特
性和宏观性质表现出显著不同的特点
导电金属在超微颗粒时可变成绝缘体;
对超微颗粒在低温下须考虑量子效应，
例
原有宏观规律已不再成立。
子
电子具有粒子性和波动性，因此存在隧 道效应。微粒的磁化强度、量子相显示出
特有表征法
透射电镜法
化学表征法
仪器表征法
扫描电镜法 隧道扫描电镜法
滴定分析法 重量分析法 光谱分析 质谱分析 能谱分析
粒度分析法 比表面积法
纳米胶囊表征举例
• 纳米胶囊的囊心为正十八烷壳材为聚苯乙 烯。
• 用粒度分析仪对样品进行粒径分布分析。 • 用透射电镜对样品进行表面形貌分析。 • 用红外光谱仪对样品进行结构组成分析。 • 用热分析仪对样品进行热失重分析。
于纳米机器人或记忆装置。 —— Nanotoday, 2005,12:14
例9-3 超硬陶瓷晶体结构的模拟设计
纳米结构陶瓷具有高硬度、断裂韧性和超塑性。可用于 陶瓷发动机和高速切削工具等。晶界的体积量比较大，也 可以说是两相的混合物：脆性的晶粒和软性的晶界。模拟
了平均晶粒8nm大小的纳米SiC。
—— Science, 2005, 309
相变。
对Co和Co-Fe的实验也得到了类似的结果。Fcc相很难经冷 却相变（虽然有层错），而容易由应力诱发相变，
综合目前的Fe-Ni合金研究成果，可归纳如下几点：
（1）对Fe-Ni合金的γ →α相变，一般都称为马氏体 相变。但需注意含Ni在15 %（mol）以下的Fe-Ni合金往 往发生块状转变。一般情况下，如Fe-20%Ni（mol）， γ相经过冷却呈马氏体相变，但如果是很缓慢的冷却，
2 纳米材料的晶体结构
在超细晶态时，表现出了反常的相结构稳定性，即在
室温形成亚结构，或呈现与大粒晶体不同的结构。
纳米Cr粒在室温
非晶材料可通过热
下显示了大颗粒Cr在
处理生成纳米和非晶的
高温时的相结构；纳
复合材料。时效处理可
米Co粒在室温呈fcc
得到纳米fcc-Al粒子分
结构，这是在大块
散于非晶相的复合材
• 原位聚合法是一种与界面聚合法密切相关 的纳米胶囊化技术。
将单体与引发剂全部加 入到分散相或连续相中
聚合反应在芯材液滴的表 面上发生，聚合单体产生 相对低分子量的预聚体
交联及聚合反应的 不断进行，最终形 成固体的胶囊外壳
预聚体尺寸逐步增大后， 沉积在芯材物质的表面
四、纳米材料的表征方法
常规表征法
第五章 纳米材料的相变
5.1 纳米材料的马氏体相变
1、 纳米材料的特殊效应
纳米材料是1~100nm超细微材料。纳米效应有 ：
小尺寸效应、量子效应、 表面效应和界面效应
纳米材料具有一系列优异的力学、 磁性、光学和化学等宏观特性
小尺寸效应：材料宏观性质产生新的变化
特殊光学性质 金属在纳米状态呈现为黑色；
持不变或恒定的一种功能性材料。
人口的不断增加，能源紧缺的形式严峻。需要研究新型节 能技术，减少能源消耗。相变储能技术就是其中一个。
有机
液态 导热系数低
传统相变材料
无机
腐蚀性
纳米相变材料
纳米相变材料解决泄露问题 纳米相变材料解决导热系数低的问题
二、纳米相变材料 纳米技术 + 相变材料 = 纳米相变材料
由合金的原子直接组成α相；
（4）一些研究工作已发现Fe-Ni合金经过一定的热处 理，得到了在一定成分和晶粒大小等条件下，都显示出 γ →α马氏体相变的痕迹。继续探索，有可能会得到纳 米合金马氏体相变的特征，如K-S关系或表面浮凸等；
（5）纳米晶内体积小，实验显示单颗粒的Cu-7.5Fe 及Cu-1.5Fe-0.5Ni（质量分数）在20-60nm时形成单一变 体马氏体。可能在纳米晶粒很难呈变体间的协调，使其 相变应变能较高。按照相变驱动力与马氏体界面移动速
普通纳米 相变材料
纳米相变材料
纳米复合 相变材料
纳米金属 等
纳米胶囊 相变材料
纳米吸附 相变材料
其他复合 相变材料
胶囊法
吸附法 其他 方法
2.1 纳米胶囊相变材料
微胶囊
纳米尺寸
纳米胶囊
导 热 系 数 低
磨 损 破 裂
堵 塞 管 道
很好的解决了微胶囊的问题
微胶囊与纳米胶囊的对比
项目 壳材料 分散性 医学用途 作用 制备方法
要是晶界的溶质偏聚使其脱溶沉淀出现一些异常现象.
UJS—Dai QX
以机械合金化制备的纳米材料，引入了较多的缺陷是有 利于扩散的。将Nb粉球磨时发现：随球磨时间延长，晶粒 尺寸减小，bcc的点阵常数增大，至球磨30小时发生bcc→
3 纳米材料的马氏体相变
大块材料，包括含ZrO2陶瓷的Ms受晶粒大小的控制，测 量方法对Ms值也有一定的影响。
相同成分的Fe-Ni细粒(0.14-10μm)的Ms也因不同制备方法 而呈现差异。经淬火至室温的粒子，冷至室温以下（直至4K） 不再转变（或很少转变）。高Ni合金经室温形变很容易诱发 →α’。但经过形变的奥氏体再经单纯冷却（至77K）却不发生
官能团 甲基、亚甲基不对称伸缩振动峰 亚甲基对称伸缩振动峰 亚甲基面内、面外振动峰 a曲线
正十八烷（a）、聚苯乙烯（b）、纳米胶囊的 红外光谱图（c）
波数/cm 3060 3026 2923 1601 1490 756 700
官能团 芳香族C-H伸缩振动峰 脂肪族C-H伸缩振动峰 苯环C=C伸缩振动峰 苯环变形振动峰 b曲线
可以很好地保护内部的相变材料芯材。
• 以上四种表征方法是从不同角度来表征纳 米胶囊的，并无优劣之分。
• 各种表征手段需要综合使用，才能充分的表 征一种物质，只用单一的某种手段是不能充分
表征的。
• 比如上例中，红外谱图只能给出官能团， 并不能给出具体形状，这就要结合透射电镜 图来表征，而它的热性能就要进行热分析。
六、纳米相变材料研究展望
纳米相变材料不论是从纳米复合相变材料还 是普通纳米相变材料来说，现阶段人们对于 它的研究主要还是从实验方面来入手，这就 导致人们不能根据自身的需要来定向的制作 纳米相变材料，很多事情并不能过得到理论 的解释。我认为，以后的研究重点应该放在 理论方面，从理论方面入手去充分研究纳米 相变材料。
五、纳米相变材料的应用
• 在热交换器行业中的应用
相变蓄能岩棉复合板
相变蓄能板
• 在纺织业中的应用
相变材料在纺织品中的应用主 要是通过微胶囊对织物进行涂 覆或将微胶囊混入纺丝液中进 行纺丝来实现。包封有相变微 胶囊材料的服装可以根据环境 温度的变化在一定温度范围内，
自由调节服装内部温度。
在其他行业中的应用
纳米胶囊粒径分析
纳米胶囊的粒径分析
结果显示纳米胶囊的粒径分布相对集 中，主要分布在50-200纳米范围内
纳米胶囊表面形态分析
半月形
纳米胶囊透射电镜照片
可以看出纳米胶囊呈球形，囊心（浅色部 分）和囊壁（深色部分）之间存在明显的 界线，只有极少部分的胶囊形貌呈半月形
纳米胶囊的红外光谱分析
波数/cm 2958 2924 2855 1378 721
• 美国的研究人员将开发出的新型纳米相变材料研 磨成粉末，应用到电子器件制造行业对精密电子 器件的制造工艺氛围进行保护，提高了产品的质 量和精密度。
• 纳米相变材料具有独特的蓄热调温性能，使其在 大规模灭火，如森林灭火和油田灭火中得到广泛 应用。
• 俄罗斯将吸附蓄热技术与无机相变材料相结合， 研制出一种纳米吸湿防寒鞋垫。该鞋垫利用纳米 孔硅胶和氯化钙对水汽的吸附达到吸湿的效果， 使鞋垫始终保持凉爽干燥；氯化钙吸水后转变为 六水氯化钙，它能根据环境温度进行吸热／放热， 达到调温的效果。
也可能发生扩散型γ→α转变；
（2）不同制备方法所得到的纳米Fe-Ni合金都显示了 相的稳定化。因为在0K以上都会产生热激活，以室温 下不具备热激活而使相稳定化的观点似缺乏依据。以 纳米材料特有的界面体积量考虑其界面（或表面）能量