【引言】相变储能材料是一种绿色、节能、环保的新型建筑材料，以相变材料作为芯材，再通过吸附、包封等技术，将熔化后的芯材封包到壁材种，就能形成新型的既蓄热，又调温的建筑材料。将相变储能材料应用到石膏基体中，可形成一种复合建筑材料，既能有效改善人体的舒适度，也可以起到降低能耗的效果，具有良好的发展前景和应用价值。
1、相变储能材料的性能
相变储能材料是一种能够在高温和低温之间实现相变的物质，通过吸收或释放潜热来储存和释放能量。相变储能材料具有以下主要性能：
高储能密度：相变储能材料的储能密度通常比传统储能材料（如锂离子电池）高得多。这是由于相变过程中物质的体积变化很小，而且相变温度通常比室温高得多。
高效率：相变储能材料在相变过程中能够高效地吸收或释放潜热，因此具有较高的能量转化效率。
长寿命：相变储能材料的化学成分相对稳定，因此相较于化学电池等储能设备，具有更长的使用寿命。
环保性：相变储能材料在储能过程中不会产生有害气体或废弃物，对环境的影响较小。
2、相变储能材料的制备方法
2.1材料
采用熔融共混法制备相变储能材料，用石蜡作为相变材料，α-萘酚为相变材料，膨胀石墨为固相载体，当α-萘酚含量为30%时，石蜡与膨胀石墨质量比为5∶1时，熔融共混温度为150℃。将石蜡与α-萘酚按质量比3:2混合均匀后放入真空烘箱中烘干至恒重，冷却后得到相变储能材料。
2.2样品制备实验仪器
HT-1100型真空干燥箱（上海一恒仪器有限公司）；JP-916型差示扫描量热仪（美国 ThermoFisher公司）；真空试验箱（美国 Hitachi公司）。采用熔融共混法制备相变储能材料，利用 DSC分析其相变温度。试验所用石蜡和α-萘酚均在分析纯级配的情况下经过真空干燥箱烘干后得到。实验前将石蜡和α-萘酚分别以1 mol/L、2 mol/L的 NaOH溶液进行搅拌溶解，充分溶解后冷却至室温备用。
2.3样品表征
采用 DSC对样品进行测试，得到石蜡：α-萘酚=2:3的相变储能材料的 DSC曲线。相变点为17.48℃，相变焓为167.02J/g，当石蜡含量为10%时，相变温度最低为15.41℃。由图2可以看出，在石蜡含量相同的情况下，随着α-萘酚含量的增加，石蜡的熔点逐渐降低。 2.4实验结果及分析
当α-萘酚含量为10%时，石蜡的熔点降到了15.41℃。由图2可以看出，随着石蜡含量的增加，石蜡/α-萘酚/膨胀石墨复合相变储能材料在室温下的导热系数呈逐渐增大的趋势。当石蜡含量为10%时，复合相变储能材料的导热系数为5.11W/（m·K）。 当α-萘酚添加量大于10%时，石蜡与α-萘酚之间形成了稳定的化学键而不发生化学反应。当添加量过大时（超过10%），α-萘酚发生了团聚现象，在结晶过程中会形成较大颗粒导致结晶困难。将样品放入真空试验箱中进行真空浸渍处理30 min后取出冷却至室温，最后在500℃的条件下热处理20 min得到样品【1】。将样品用水浴加热到250℃并保温10 min以去除多余的水分；然后将样品在400℃下热处理1h以去除剩余水分；最后将样品放入干燥器中冷却至室温并使用真空烘箱进一步烘干。由于实验中所用到的石蜡为固体而非液态物质，故直接使用石蜡作为相变材料制备相变储能材料时会出现“沸腾”现象而导致实验失败。为了解决这一问题，采用将石蜡溶解于乙二醇中的方法来解决“沸腾”现象。经多次实验后得到石蜡/乙二醇：α-萘酚=2:3的复合相变储能材料。将石蜡/α-萘酚/膨胀石墨复合相变储能材料经真空浸渍法在石膏基体中填充后进行高温热处理获得样品。
3、相变储能材料在石膏基体中的应用
3.1石膏基体的制备
将天然石膏粉（A）、膨胀石墨（B）、α-萘酚（C）分别过80目、50目、20目筛，并按质量比2:1:1混合后在40~80℃下烘干，备用。将A、B、C三种石膏粉按比例混合后，采用真空浸渍法在石膏基体中填充相变储能材料（A：石蜡，B：α-萘酚，C：膨胀石墨），并采用真空泵将真空浸渍液抽至真空度为-0.08 MPa后放置在马弗炉中加热至40℃保温2h。
3.2石蜡/α-萘酚/膨胀石墨复合相变储能材料的表征
采用扫描电子显微镜（SEM）对石蜡/α-萘酚/膨胀石墨复合相变储能材料进行表征，当石蜡含量为10%时，石蜡与α-萘酚均匀分散在膨胀石墨中。
3.3石膏基体的力学性能测试
采用三点弯曲试验（FD-400）对石膏基体进行力学性能测试，实验仪器为KH-300KZ-1型三点弯曲试验机和YG-40B型万能材料试验机。采用三点弯曲法测试石膏基体的抗压强度和弹性模量。试样尺寸为：100 mm×5 mm，采用质量分数为20%的硼砂水溶液浸泡处理，处理后的试样再用去离子水冲洗干净后晾干备用。
3.4石膏基体的导热性能测试
采用热电偶法测量石膏基体的导热系数，实验仪器为ZKF-410C型热电偶（热电偶式热敏电阻器，德国 Borgund公司）；实验步骤如下：首先将待测样品放置在石墨坩埚中，加热至60℃；然后将样品放入电热套中，通电加热，使样品的温度上升到一定值后停止加热；最后将样品取出并冷却到室温【2】。将试样放置于测温探头上并在热电偶测温端贴上温度计进行测量。每个试样至少测试5次。将石膏基体放置于马弗炉中加热至40℃保温2h后取出自然冷却，然后再用去离子水冲洗干净后晾干备用。
【结束语】
综上所述，结合理论实践，分析了相变储能材料的制备及其在石膏基体中的应用，分析结果表明，当α-萘酚添加量为2%时，石膏基体的抗弯强度达到最大值为53.1 MPa，比空白样提高了30.2%。石膏基体的断裂韧度随着α-萘酚添加量的增加而增大，当α-萘酚添加量为6%时，石膏基体的断裂韧度达到最大值，得到的复合建筑材料性能最优。
【参考文献】
[1]王正一.建筑用相变储能混凝土的材料制备和力学性能[J].储能科学与技术,2022,11(12):4098-4099.
[2]赵亮,方向晨,黄新露等.相变储能材料的制备及其在石膏基体中的应用研究[J].新型建筑材料,2020,47(03):135-138.
