相變儲能材料的應用前景

隨著中國經濟的高速發展，中國的產業用紡織品和非織造布得到快速增長，2004年總量已近320萬噸。非織造布也已超過100萬噸，居世界第二位。總量增加的同時，品種也大幅度增加。這些都得益于技術創新和新產品開發。

相變儲能材料是近些年開發的一種新材料，是利用某些物質在特定溫度下，通過相變來吸收或釋放能量。這種材料可制成纖維狀、膠囊狀或其它包覆形態。纖維狀的可直接進行紡織加工，但容納相變材料較少，儲能效果不理想。膠囊狀體積大的容納材料較多，但在實際應用中加工困難，體積小時，同樣存在包容物不多的問題。其它方式也都存在不同的優缺點。當前研究的重點是尋找儲能效果好、易加工、低成本的物質和制造方法。

第一次海灣戰爭期間，由于海灣地區的高溫和陽光照射，使艦船甲板表面溫度達到60°C以上。持續高溫使美軍參戰官兵消耗極大，美軍即緊急要求國內提供降溫服裝，Triangle公司很快研究制成了一種含有相變材料大膠囊的茄克，部分解決了甲板士兵的降溫問題。這種茄克經過改進于2001年用于海軍陸戰隊的三防服。該茄克可在40°C的氣溫下保持服內舒適達1~2小時，并且很容易再生，有效延長了美軍作戰部隊在酷熱條件下的戰地值勤時間。美國軍方還利用該原理制成了溫度調節織物，在海軍低溫干式潛水服、空軍防寒抗浸服、防紅外隱身服裝和陸軍士兵保溫靴襪等方面使用，具有良好的保溫或降溫效果。中國地域遼闊，南北溫差很大，南沙群島駐軍、海軍士兵、三北地區秋冬季士兵服裝和防化兵士兵以及夏季武警戰士均需要類似的特殊保溫或降溫服裝，年需求量在10萬套以上。

中國已開展相變儲能材料的研究，天津工業大學張興祥研究員領導的研究小組研制的熔紡纖維中相變材料微膠囊含量達到了20wt%，經測試在38°C的氣溫下保持內部溫度低于30°C達2.5小時。目前已試用于我軍新型飛行服和通風服等，與俄羅斯同類服裝相比具有更好的保溫性能，同時還具有明顯的溫度調節功能。溫度調節服裝在三北地區軍用保暖服裝以及東南沿海防紅外隱身服等方面有良好的應用前景。

這是一類新材料，除在紡織方面應用外，還可進行余熱回收、能量儲存等。天津工業大學研究的相變儲能材料相變溫度為28.2～25.4°C和32.1～28.5°C兩種，儲熱量達150J/g以上，耐熱和耐水性能良好。研究儲熱量大、適應不同相變溫度的相變儲能材料，并且加工制造方便是這一領域的方向，同時開展應用研究可以使這一新材料發揮更大的作用。