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氣相二氧化硅在相變材料中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的快速發(fā)展，能源消耗急劇增加，尋找清潔、可再生和無(wú)毒的生產(chǎn)和儲(chǔ)存能量的方法正成為迫在眉睫的挑戰(zhàn)。潛熱存儲(chǔ)技術(shù)以其高效、實(shí)用的特點(diǎn)受到人們的廣泛關(guān)注，它利用了在恒溫范圍內(nèi)發(fā)生相變時(shí)能量的吸收和釋放，通常采用密封容器，不涉及化學(xué)反應(yīng)，完全環(huán)保，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

PCM（相變材料）在潛熱儲(chǔ)存方面發(fā)揮著重要作用，相變材料主要分為有機(jī)相變材料和無(wú)機(jī)相變材料。水合鹽是一種性能優(yōu)良的無(wú)機(jī)PCM，具有相變大、成本低的特點(diǎn)。值得注意的是，大部分水合鹽是不穩(wěn)定的，暴露在空氣中很容易失去結(jié)晶水。這種現(xiàn)象會(huì)削弱相變材料的儲(chǔ)熱性能和穩(wěn)定性，因?yàn)橄嘧儾牧显诩訜?/span>-冷卻循環(huán)后，由于脫水的作用，無(wú)機(jī)鹽會(huì)被分離出來(lái)。因此，水合鹽不僅需要降低過(guò)冷度，還需要包裝，使其免受外界環(huán)境的影響，使長(zhǎng)期能源儲(chǔ)存更加有效。氣相二氧化硅作為一種具有多孔結(jié)構(gòu)的納米材料，它具有耐高溫、化學(xué)惰性和增稠性等優(yōu)良特性，是改性包括水合鹽在內(nèi)的PCMs的理想材料。高比表的氣相二氧化硅相互聚集形成大量孔隙，水合鹽等物質(zhì)在毛細(xì)力的作用下被吸附到這些孔隙中，有利于水合鹽在氣相二氧化硅中良好的分散性，也有助于密封，防止它在空氣中脫水。氣相二氧化硅表面豐富的Si-OH基團(tuán)使得其與水合鹽混合物具有良好的潤(rùn)濕性和相容性，同時(shí)其較大的表面積為非均相成核提供了大量的位點(diǎn)，這些都有利于混合物晶體在氣相二氧化硅表面的附著和生長(zhǎng)。部分粒子間的聚集也增加了自由能，使液體不穩(wěn)定，同時(shí)推動(dòng)了結(jié)晶過(guò)程。這些因素都迫使結(jié)晶核的形成，加速了水合鹽的結(jié)晶，降低了PCM的過(guò)冷度。簡(jiǎn)而言之，氣相二氧化硅復(fù)合PCM具有多方面的優(yōu)勢(shì)，包括簡(jiǎn)單的制備過(guò)程，適用的相變溫度，中等熔化焓，可忽略的過(guò)冷度，形狀穩(wěn)定，導(dǎo)熱系數(shù)低，循環(huán)后的相變行為優(yōu)異的熱可靠性和防火性能，這些性能都標(biāo)志著其具有巨大的應(yīng)用潛力。