我院相变储热建筑材料技术研究取得新进展

近日，我院吕石磊教授团队在建筑相变储热与材料科学交叉研究方向取得重要成果，相关成果以“Interfacial modification regulation in CaCl₂·6H₂O/Expanded Perlite/Nano-γ-Al₂O₃ composite form-stable phase change materials for building thermal storage”为题发表在化学工程领域一区期刊 Chemical Engineering Journal（CEJ）。该成果展示了吕石磊教授团队在跨学科协同创新方面的最新突破，对推动绿色建筑与新型储能材料融合发展具有重要意义。

建筑作为全球能源消耗最大的终端部门，其供冷与供热需求占据了总建筑能耗的三分之一以上。在此背景下，相变储热技术凭借其强大的负荷削减和转移的能力，成为建筑节能领域备受关注的研究热点。相变材料能够在相变过程中储存和释放大量潜热，是提高建筑围护结构热惰性和蓄热能力的重要途径。然而，水合盐类相变材料虽具高潜热、不燃和低成本优势，但在实际应用中长期受限于高过冷、相分离、渗漏以及低导热性等问题。针对上述工程难题，本研究提出了“复合成核+三重界面改性调控”的系统性技术路径，形成了一套全新的定型相变材料制备策略。研究的主要创新包括：（1）构建了新型复合定型相变材料，显著提高材料储能密度与结构稳定性；（2）提出基于膨胀珍珠岩（EP）的多重界面改性方法，通过扩孔蚀刻、微孔亲水吸附、外表面疏水与聚合物包覆，实现CaCl₂·6H₂O相变材料负载量从45 wt%提升至80 wt%；（3）引入复合成核剂（nano-γ-Al₂O₃ / SrCl₂·6H₂O），将过冷度降低至0.41 °C，并使液态导热率提升78.3%；（4）实现高热稳定性与长寿命性能，材料经过1000 次热循环后潜热仅衰减11.94%。该成果为水合盐相变材料在建筑储能、室温调控和低碳能源利用方面的应用提供了关键技术支撑。

图1（a）CaCl₂·6H₂O相变材料改性与制备；（b）EP基定型相变材料改性与制备；（c）定型相变材料合成骨料应用于建筑结构储能领域

吕石磊教授团队长期从事建筑相变储冷储热技术的研究。面对全球变暖与极端气候事件频发的大背景，以及建筑“绿色低碳”转型和提升能源气候韧性的国家发展需求，团队将继续推动相变储能技术在低碳建筑、近零能耗建筑以及城市建筑能源热韧性提升等领域的深入研究。