综述：可持续热能解决方案中复合相变材料的综合评述：进展与障碍

这篇综述系统梳理了复合相变材料（CPCMs）在热储能（TES）领域的最新进展，重点探讨了纳米材料（如石墨烯、碳纳米管）对提升材料导热性（最高达137%）、微封装技术（200次循环稳定性）及在太阳能热转换（效率>90%）等场景的应用突破，同时指出规模化生产、环境友好性等挑战。

　　

复合相变材料的热能革命

概述与TES角色

复合相变材料（CPCMs）通过将传统相变材料（PCMs）与纳米级添加剂（如膨胀石墨、MXenes）结合，显著克服了低导热性（<0.5 W/m·K）和相变泄漏等瓶颈。这类材料在建筑节能墙体和太阳能集热器中表现突出，其核心机制在于纳米填料形成的三维导热网络，使热导率提升至传统材料的2.37倍。

纳米材料的颠覆性贡献

碳基纳米材料成为CPCMs性能飞跃的关键：单壁碳纳米管（SWCNTs）可将熔融时间缩短40%，而石墨烯纳米片（GnP）掺杂的二元共晶体系实现224.53 J/g的高潜热值。更巧妙的是，金属有机框架（MIL）材料通过多孔结构吸附液态PCMs，既防止泄漏又提升热循环稳定性——双壳层微封装技术使材料在200次冷热循环后仍保持94%的储能效率。

微封装技术的精妙设计

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）与二氧化硅的复合壳层展现出温度适应性：无机壳在高温下维持结构，而聚合物壳提供抗机械应力性能。这种"刚柔并济"的设计使CPCMs在混凝土掺混应用中，将建筑能耗降低59%。

可再生能源系统的完美拍档

在聚光太阳能发电（CSP）领域，CPCMs与熔盐的协同使用使光-热转换效率突破90%大关。更前沿的应用出现在电动汽车电池热管理（BTMS）中，相变材料与热管耦合可将电池组温差控制在<5°C，显著延长循环寿命。

挑战与绿色未来

尽管前景广阔，CPCMs仍面临纳米材料分散不均（团聚导致热导率下降30%）和生物降解性难题。值得关注的是，最新研究的生物基CPCMs（如月桂酸/纤维素复合材料）在保持180 J/g潜热的同时，实现了堆肥降解。未来智能CPCMs或将整合温敏聚合物，实现按需释热的革命性调控。

结论

从建筑节能到太空极端环境热控，CPCMs正改写热能管理规则。当研究者们攻克每1%的效率提升，人类就离零碳未来更近一步——这或许正是材料科学最炙手可热的"相变时刻"。