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氣相二氧化硅在相變材料中的應用

隨著科學技術和工業的快速發展，能源消耗急劇增加，尋找清潔、可再生和無毒的生產和儲存能量的方法正成為迫在眉睫的挑戰。潛熱存儲技術以其高效、實用的特點受到人們的廣泛關注，它利用了在恒溫范圍內發生相變時能量的吸收和釋放，通常采用密封容器，不涉及化學反應，完全環保，符合可持續發展的要求。

PCM（相變材料）在潛熱儲存方面發揮著重要作用，相變材料主要分為有機相變材料和無機相變材料。水合鹽是一種性能優良的無機PCM，具有相變大、成本低的特點。值得注意的是，大部分水合鹽是不穩定的，暴露在空氣中很容易失去結晶水。這種現象會削弱相變材料的儲熱性能和穩定性，因為相變材料在加熱-冷卻循環后，由于脫水的作用，無機鹽會被分離出來。因此，水合鹽不僅需要降低過冷度，還需要包裝，使其免受外界環境的影響，使長期能源儲存更加有效。氣相二氧化硅作為一種具有多孔結構的納米材料，它具有耐高溫、化學惰性和增稠性等優良特性，是改性包括水合鹽在內的PCMs的理想材料。高比表的氣相二氧化硅相互聚集形成大量孔隙，水合鹽等物質在毛細力的作用下被吸附到這些孔隙中，有利于水合鹽在氣相二氧化硅中良好的分散性，也有助于密封，防止它在空氣中脫水。氣相二氧化硅表面豐富的Si-OH基團使得其與水合鹽混合物具有良好的潤濕性和相容性，同時其較大的表面積為非均相成核提供了大量的位點，這些都有利于混合物晶體在氣相二氧化硅表面的附著和生長。部分粒子間的聚集也增加了自由能，使液體不穩定，同時推動了結晶過程。這些因素都迫使結晶核的形成，加速了水合鹽的結晶，降低了PCM的過冷度。簡而言之，氣相二氧化硅復合PCM具有多方面的優勢，包括簡單的制備過程，適用的相變溫度，中等熔化焓，可忽略的過冷度，形狀穩定，導熱系數低，循環后的相變行為優異的熱可靠性和防火性能，這些性能都標志著其具有巨大的應用潛力。