[發明專利]一種相變蓄冷復合材料

有效

• 申請號: 201310571996.7
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103820083A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 賀安琪;徐怡莊;李畢忠;石佳佳;崔輝仙;許晨曦;陽文;郭然;吳瑾光
• 申請（專利權）人: 北京大學;北京崇高納米科技有限公司;徐怡莊
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 路永斌;余光軍

技術領域

本發明涉及一種相變蓄冷復合材料，特別涉及一種相變溫度為15℃～30℃之間的相變蓄冷復合材料。

背景技術

材料儲存熱能通常有兩種方式：顯熱和潛熱(即相變熱)。顯熱儲存是利用材料的比熱容和材料的溫度變化來進行的；潛熱儲存是利用物質在物態轉變過程中伴隨著能量吸收和釋放而進行的，其中潛熱儲存通常比顯熱儲存具有高得多的儲能密度，因此利用材料的潛熱進行儲能蓄冷具有更為廣闊的前景。

如非專利文獻《相變材料與相變儲能技術》中所述，目前相變儲能材料已經成為材料科學研究的熱門，實驗室中研制出的新材料層出不窮，但是實現產業化規模生產的卻為數不多，這些新材料普遍存在著原料成本高、制備工藝復雜、使用不便、產品壽命短等缺陷。

目前市場上銷售的相變蓄冷材料主要包括以下幾類：

(1)無機結晶水合鹽類化合物，如：硝酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽及它們的組合物等，其中以Na₂SO₄·10H₂O最為常用，利用其脫附結晶水以及結晶-溶解的變化達到蓄冷目的。無機結晶水合鹽類化合物雖然成本低、導熱性能好、儲能密度大，但是其在蓄冷過程中容易出現過冷、相分離、板結等現象，在實際應用過程中往往需要添加防過冷劑及防相分離劑來減少上述現象的發生，因此增加了無機結晶水合鹽類化合物在使用中的成本；此外，由于這些無機結晶水合鹽類化合物隨著溫度升高會丟失結晶水，從而導致材料表現為個體差異明顯、蓄冷作用重復性差，多次使用后出現不可逆轉的性能降低等不良后果。同時，這些無機材料的密度通常都比較大，從而導致相同體積的條件下無機材料會重很多，因此其在大規模使用時存在困難。除此而外，無機材料的相變溫度都較高，甚至高達幾百度，與人體感覺最佳溫度相去甚遠，因此，在服裝方面的應用存在很大的阻礙。

(2)有機相變蓄冷材料：常用的有機相變蓄冷材料包括高級脂肪烴、芳香烴、多元醇、羧酸和脂肪酸等，其中，以石蠟、癸酸、月桂酸、棕櫚酸等材料應用最為廣泛。多元醇主要用于中高溫儲能領域，例如新戊二醇相變溫度為44.1℃，相變熱為116.5J/g；2-氨基-2-甲基1,3丙二醇相變熱為57.0℃，相變熱114.1J/g；三羥甲基乙烷相變溫度為81.8℃，相變熱為172.6J/g。

隨著溫室氣體排放的不斷增加，全球氣溫逐年升高，尤其是城市中存在著熱島現象，夏季最高氣溫可高達40℃以上，然而在這種高溫環境下，某些行業的工作人員卻避免不了在室外作業，在這樣的高溫環境中作業極易造成中暑、熱輻病等后果，輕則出現頭暈、惡心等身體不適的癥狀，重則會導致死亡，僅2013年夏季，在中國因高溫而死亡的人數大于5人。因此，開發一種適用于服裝、坐墊等常見日用品中的相變蓄冷材料的問題亟待解決。

目前，對降低人體體表溫度方面的相變蓄冷材料的研究尚不深入。正常人體體表平均溫度為37℃，而夏季人體感覺舒適的最佳溫度是23℃～28℃，冬季是18℃～25℃，因此需要開發出一種相變溫度略低于人體體溫，大約在18～28℃，使人體與之接觸后感覺涼爽舒適的材料。

中國專利89201439.3公開了一種相變蓄冷涼墊，其通過由塑料或橡膠膜構成的密閉腔中置以軟泡沫塑料，在軟泡沫的小孔中吸入十二醇、十六烷等蓄冷物質起到使人體感覺涼爽的作用。然而此種涼墊硬度大，尤其在十二醇變為固相后其硬度更大，使用時無舒適度可言，同時，當多次使用軟泡沫發生破碎后，坐墊凝固的形狀不易控制，因此在實際應用中存在較大不便。此外，塑料軟泡沫本身即為發熱材料，人體與之接觸后由十二醇帶來的涼爽感覺會大大降低。因此，需要開發出一種質軟，能保證使用時舒適度的相變蓄冷材料。

發明內容