[發(fā)明專利]一種相變蓄冷復(fù)合材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310571996.7
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103820083A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 路永斌;余光軍

技術(shù)領(lǐng)域

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

背景技術(shù)

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(zhì)在物態(tài)轉(zhuǎn)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(shù)》中所述，目前相變儲能材料已經(jīng)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(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的卻為數(shù)不多，這些新材料普遍存在著原料成本高、制備工藝復(fù)雜、使用不便、產(chǎn)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(jié)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(jié)晶水以及結(jié)晶-溶解的變化達到蓄冷目的。無機結(jié)晶水合鹽類化合物雖然成本低、導(dǎo)熱性能好、儲能密度大，但是其在蓄冷過程中容易出現(xiàn)過冷、相分離、板結(jié)等現(xiàn)象，在實際應(yīng)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(xiàn)象的發(fā)生，因此增加了無機結(jié)晶水合鹽類化合物在使用中的成本；此外，由于這些無機結(jié)晶水合鹽類化合物隨著溫度升高會丟失結(jié)晶水，從而導(dǎo)致材料表現(xiàn)為個體差異明顯、蓄冷作用重復(fù)性差，多次使用后出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)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(dǎo)致相同體積的條件下無機材料會重很多，因此其在大規(guī)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(yīng)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(yīng)用最為廣泛。多元醇主要用于中高溫儲能領(lǐng)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(xiàn)象，夏季最高氣溫可高達40℃以上，然而在這種高溫環(huán)境下，某些行業(yè)的工作人員卻避免不了在室外作業(yè)，在這樣的高溫環(huán)境中作業(yè)極易造成中暑、熱輻病等后果，輕則出現(xiàn)頭暈、惡心等身體不適的癥狀，重則會導(dǎo)致死亡，僅2013年夏季，在中國因高溫而死亡的人數(shù)大于5人。因此，開發(fā)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(fā)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(gòu)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(zhì)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?yōu)楣滔嗪笃溆捕雀?，使用時無舒適度可言，同時，當多次使用軟泡沫發(fā)生破碎后，坐墊凝固的形狀不易控制，因此在實際應(yīng)用中存在較大不便。此外，塑料軟泡沫本身即為發(fā)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(fā)出一種質(zhì)軟，能保證使用時舒適度的相變蓄冷材料。

發(fā)明內(nèi)容