基于相变材料的调温沥青路面应用研究进展
发布时间：2019-09-06 20:42
【摘要】：相变材料(PCMs)由于其独特的储能特性,已广泛应用于工业、建筑等领域,是一种可以用于道路工程领域中的新型材料,具有良好的应用前景。在总结近几年国内外相关研究的基础上,对相变储能材料在调温沥青路面方面的应用研究进行了概述。介绍了共晶系相变材料与定形相变材料的基本概念,进行了基于相变材料的路表温度模型调温机理分析,重点阐述相变材料掺入沥青混合料的方式,对该研究领域的一些现存问题进行了探讨。并提出了适用于沥青路面的相变材料的性能要求与标准,展望了相变调温沥青路面的发展趋势和应用前景。
【图文】：
?水合盐、金属合金等;常用的有机类相变材料有烷烃、石蜡、脂肪酸和醇类等［9］。几乎所有的无机水合盐类相变材料都存在明显的过冷和相分离现象，而有机相变材料过冷度较低，对储热实际应用影响不大，应用较广［10］。2.2相变材料热学性质与稳定性相变温度和相变焓是评价相变材料热物性质的重要指标，差式扫描量热法(DSC)通过保持系统温度平衡，改变输入能量使得测试相变过程的温差变为测试能量差成为可能。热效应峰前半沿速率变化最大处切线与基线交点即为相变温度，曲线与基线的积分所得面积即为相变焓(图1)。鉴于大多数PCMs的低热导率，延长了储能周期，国内外学者提出掺入高电导率的石墨颗粒或纤维材料以增强PCMs的导热性［11，12］。热学稳定性是评价相变材料的另一项重要标准，通过其在重复相变后其热物性变化差异表征。许多研究人员进行了热循环试验以检查PCMs的稳定性［13，14］，结果显示有机PCMs往往比无机PCM具有更好的热稳定性。图1相变材料的DSC曲线Fig.1DSCcurveofthePCMs2.3共晶系相变材料PCMs的实际应用中，其相变温度是制约材料选择的一个重要因素，国内外学者依据热力学理论，对二元共晶体系的相变焓及相变温度进行分析。在单元相变材料A中加入B，其相变温度逐渐下降，在C点处，两相同时结晶(图2)。最终以共晶点比例混合的共晶相变系与单元相变材料的相变性能一致，具有确定的单一相变温度与相变焓［15］，这为制备具有合适相变温度及相变焓的多元体系相变材料提供了理论基矗图2二元共晶系相图Fig.2Phasediagramofbinaryeutecticsystem2.4定形相变材料相变材料虽有诸多优点，但考虑到其在相变过程中的物态变化可能会出现液态，极容易泄露，目前建筑行业用相变材料多采用一定的?
增强PCMs的导热性［11，12］。热学稳定性是评价相变材料的另一项重要标准，通过其在重复相变后其热物性变化差异表征。许多研究人员进行了热循环试验以检查PCMs的稳定性［13，14］，结果显示有机PCMs往往比无机PCM具有更好的热稳定性。图1相变材料的DSC曲线Fig.1DSCcurveofthePCMs2.3共晶系相变材料PCMs的实际应用中，其相变温度是制约材料选择的一个重要因素，国内外学者依据热力学理论，对二元共晶体系的相变焓及相变温度进行分析。在单元相变材料A中加入B，其相变温度逐渐下降，在C点处，两相同时结晶(图2)。最终以共晶点比例混合的共晶相变系与单元相变材料的相变性能一致，具有确定的单一相变温度与相变焓［15］，这为制备具有合适相变温度及相变焓的多元体系相变材料提供了理论基矗图2二元共晶系相图Fig.2Phasediagramofbinaryeutecticsystem2.4定形相变材料相变材料虽有诸多优点，，但考虑到其在相变过程中的物态变化可能会出现液态，极容易泄露，目前建筑行业用相变材料多采用一定的封装技术，形成定形相变材料，微观呈现固—液相变形态，宏观上呈现固—固相变，以保证复合材料的热稳定性和耐久性。定形相变材料一般由载体基质和相变材料组成，载体基质多为聚合物或无机多孔材料，其中高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物等聚合物与石蜡、脂肪酸等有机相变材料在组成、性质具有相似性，故而有着非常好的相容性，可形成形状稳定的复合相变材468
【作者单位】： 长沙理工大学交通运输工程学院;特殊环境道路工程湖南省重点实验室;
【基金】：湖南省教育厅科学研究项目-优秀青年项目(16B007)
【分类号】：U416.217
本文编号：2532828
【图文】：
?水合盐、金属合金等;常用的有机类相变材料有烷烃、石蜡、脂肪酸和醇类等［9］。几乎所有的无机水合盐类相变材料都存在明显的过冷和相分离现象，而有机相变材料过冷度较低，对储热实际应用影响不大，应用较广［10］。2.2相变材料热学性质与稳定性相变温度和相变焓是评价相变材料热物性质的重要指标，差式扫描量热法(DSC)通过保持系统温度平衡，改变输入能量使得测试相变过程的温差变为测试能量差成为可能。热效应峰前半沿速率变化最大处切线与基线交点即为相变温度，曲线与基线的积分所得面积即为相变焓(图1)。鉴于大多数PCMs的低热导率，延长了储能周期，国内外学者提出掺入高电导率的石墨颗粒或纤维材料以增强PCMs的导热性［11，12］。热学稳定性是评价相变材料的另一项重要标准，通过其在重复相变后其热物性变化差异表征。许多研究人员进行了热循环试验以检查PCMs的稳定性［13，14］，结果显示有机PCMs往往比无机PCM具有更好的热稳定性。图1相变材料的DSC曲线Fig.1DSCcurveofthePCMs2.3共晶系相变材料PCMs的实际应用中，其相变温度是制约材料选择的一个重要因素，国内外学者依据热力学理论，对二元共晶体系的相变焓及相变温度进行分析。在单元相变材料A中加入B，其相变温度逐渐下降，在C点处，两相同时结晶(图2)。最终以共晶点比例混合的共晶相变系与单元相变材料的相变性能一致，具有确定的单一相变温度与相变焓［15］，这为制备具有合适相变温度及相变焓的多元体系相变材料提供了理论基矗图2二元共晶系相图Fig.2Phasediagramofbinaryeutecticsystem2.4定形相变材料相变材料虽有诸多优点，但考虑到其在相变过程中的物态变化可能会出现液态，极容易泄露，目前建筑行业用相变材料多采用一定的?
增强PCMs的导热性［11，12］。热学稳定性是评价相变材料的另一项重要标准，通过其在重复相变后其热物性变化差异表征。许多研究人员进行了热循环试验以检查PCMs的稳定性［13，14］，结果显示有机PCMs往往比无机PCM具有更好的热稳定性。图1相变材料的DSC曲线Fig.1DSCcurveofthePCMs2.3共晶系相变材料PCMs的实际应用中，其相变温度是制约材料选择的一个重要因素，国内外学者依据热力学理论，对二元共晶体系的相变焓及相变温度进行分析。在单元相变材料A中加入B，其相变温度逐渐下降，在C点处，两相同时结晶(图2)。最终以共晶点比例混合的共晶相变系与单元相变材料的相变性能一致，具有确定的单一相变温度与相变焓［15］，这为制备具有合适相变温度及相变焓的多元体系相变材料提供了理论基矗图2二元共晶系相图Fig.2Phasediagramofbinaryeutecticsystem2.4定形相变材料相变材料虽有诸多优点，，但考虑到其在相变过程中的物态变化可能会出现液态，极容易泄露，目前建筑行业用相变材料多采用一定的封装技术，形成定形相变材料，微观呈现固—液相变形态，宏观上呈现固—固相变，以保证复合材料的热稳定性和耐久性。定形相变材料一般由载体基质和相变材料组成，载体基质多为聚合物或无机多孔材料，其中高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物等聚合物与石蜡、脂肪酸等有机相变材料在组成、性质具有相似性，故而有着非常好的相容性，可形成形状稳定的复合相变材468
【作者单位】： 长沙理工大学交通运输工程学院;特殊环境道路工程湖南省重点实验室;
【基金】：湖南省教育厅科学研究项目-优秀青年项目(16B007)
【分类号】：U416.217
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本文编号：2532828
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