考慮到供暖和制冷系統(tǒng)消耗大量能源，研究人員也對基于被動(dòng)溫度控制的減排解決方案寄予厚望。近日，德克薩斯A&M大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在Materials Science旗艦期刊《Matter》上發(fā)表文章，介紹該校工程師最新研發(fā)的一種可3D打印的相變復(fù)合材料。

（來自：TAMU）

相變材料（簡稱PCM）的特點(diǎn)是能夠隨著溫度的變化在不同的材料形態(tài)之間切換。其最有前途的應(yīng)用場景之一包括建筑物的溫度調(diào)節(jié)。

例如，PCM 材料在吸收熱量并為周圍環(huán)境提供冷卻時(shí)會(huì)熔化成液體。當(dāng)環(huán)境溫度過低時(shí)，材料會(huì)再次凝固并釋放之前儲存的熱量。

此前，研究人員已使用PCM 材料為咖啡杯中的熱飲保溫、根據(jù)佩戴者的需要使織物保持溫暖或涼爽、提供液體涂層以防止結(jié)霜等等。

然而，此類新穎的應(yīng)用通常效率低下且成本高昂。由于它們需要一個(gè)外殼來容納液態(tài)相變材料，這意味著將相變材料顆粒嵌入到建筑材料中，因此在現(xiàn)實(shí)中很難看到，更不用說大規(guī)模推廣了。

有趣的是，德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的一個(gè)研究小組希望將PCM 直接混合到建筑材料中。具體來說，他們將石蠟作為相變材料和液體樹脂作為支撐結(jié)構(gòu)混合，以創(chuàng)建可以根據(jù)需要模制的軟糊狀材料。

一旦達(dá)到所需的形狀，就會(huì)使用紫外線固化來硬化樹脂。最后，我們擁有了一種足夠堅(jiān)固的材料，可用于建筑，內(nèi)部封裝有PCM。

通過消除對外殼的需要，相變材料可以堆積得更致密（占總材料的63%），從而提高其調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的能力。

更重要的是，這種材料現(xiàn)在可以更容易地批量生產(chǎn)。柔軟的性質(zhì)意味著它可以作為3D打印耗材，然后根據(jù)實(shí)際需要制成任何形狀或尺寸，而且成本遠(yuǎn)低于其他PCM建筑材料。

研究作者Emily Pentzer 博士表示：“通過可擴(kuò)展的非方法將相變材料集成到建筑材料中的能力為它們在新建筑和現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中增強(qiáng)被動(dòng)溫度調(diào)節(jié)能力創(chuàng)造了機(jī)會(huì)?！?

作為演示，研究團(tuán)隊(duì)打印并固化了一個(gè)小型空心房屋模型。當(dāng)模型放入烤箱時(shí)，中空內(nèi)部比外部環(huán)境溫度低40%。此外，經(jīng)過200次熔化/凝固循環(huán)后，相變材料幾乎沒有泄漏。

有關(guān)這項(xiàng)研究的詳細(xì)信息已發(fā)表在最近出版的期刊《Matter》上，原標(biāo)題為《Thermal energy regulation with 3D printed polymer-phase change material composites》。