相变材料范文
时间：2023-04-03 20:20:01
导语：如何才能写好一篇相变材料，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1引言
利用相变材料的相转变潜热或蓄冷，温度变化小、蓄能密度大，在太阳能利用、工业余热和废热回收及建筑采暖和空调节能等领域有着广阔应用前景[1]。传统的固液相变贮能材料在实际应用中，都需用容器封装，增加了传热时相变材料与外部传热介质间的热阻，降低了传热效率，且增加了封装成本。定形相变材料是由相变材料和高分子支撑和封装材料组成的复合贮能材料，由于高分子囊材的微封装和支撑作用，作为芯材的相变材料发生固液相变时不会流出，且整个复合材料即使在芯材熔化后也能保持原来的形状不变并且有一定的强度。该类材料有以下优点：无需封装，不泄漏，从而减小了封装成本和难度，并减小了相变材料和传热流体间热阻。该类材料在建筑暖通空调领域及建筑材料领域有着较为广阔的应用前景。
inaba教授[2]较早研究了高密度聚乙烯和熔点54℃的石蜡体系混成的定形相变材料的热物理性质，石蜡掺混比例为74wt%。叶宏等人[3]也对石蜡和高密度聚乙组成的定形相变材料进行了研究，他们用几种高密度聚乙烯和熔点在58℃左右的精炼和半精炼石蜡作为原料，石蜡在定形相变材料中所占比例为75wt%。法国的xavierpy等人[4]制备了石蜡-膨胀石墨定形相变材料，并研究了体系的热物理性能，石蜡掺混比例为65wt%～95wt%。华南理工大学的肖敏等人[5]研究了石蜡和热塑弹性体sbs组成的复合相变材料在加入石墨后热传导性能的提高，他们加入的石蜡含量在20wt%～80wt%范围内。定形相变材料研制中多以高密度聚乙烯、sbs或石墨为支撑材料，石蜡为相变材料，对定形相变材料的均匀性分析不够，对支撑材料类型及石蜡掺混比对定形相变材料材料性能的影响讨论不够充分。
本工作应用不同熔点的石蜡和一些高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯及橡胶作原料，研制出一些定形相变材料。对材料的均匀性进行了分析，并对相变材料的的掺混比进行了讨论。用dsc差示扫描量热仪和电子扫描显微镜等仪器对材料进行一些结构和热性能方面的分析研究，其中应用低压聚乙烯和石蜡共混，石蜡所占比例最高达到90wt%。
2实验
2．1实验试剂
切片石蜡，熔点48～50℃；半精炼石蜡，熔点56～58℃，58～60℃，60～62℃；精炼石蜡，58～60℃；低压聚乙烯，j-0；高压聚乙烯1l2a；高压聚乙烯，1f7b。
2．2实验仪器
平板硫化仪、dsc2910差示扫描量热仪、橡胶塑料实验机、sf-11型塑料粉碎机、电子扫描显微镜。
2．3实验内容
首先用不同熔点的石蜡和低压聚乙烯共混形成定形相变材料，然后采用不同种类的高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯以及sebs作为支撑材料制备出不同的定形相变材料，对它们的性能进行了研究分析。对定形相变材料进行dsc测试，升温速率5℃/min。对一些材料的微观结构用扫描电子显微镜进行了研究分析。
3结果分析
3．1dsc分析结果
3.1.1不同支撑材料与48#切片石蜡的实验
用切片石蜡和不同类型低压聚乙烯和聚丙烯进行了实验，石蜡所占的质量百分比相同，可以从图1看出有些hdpe组成的材料潜热值偏低，一方面由于材料本身造成的，材料各处潜热测量值有差异，另一方面则是由于材料和工艺的适应性不好。研制定形相变材料时，针对不同的材料，要相应的调整制备工艺。
3．1．2不同熔点石蜡实验
我们对j0型hdpe与不同熔点石蜡混制备定形相变材料进行了实验，可以看出相同比例的精炼、半精炼石蜡组成的定形相变材料潜热值判别不大，而这个差别是由于原材料的潜热不同造成的（表1）。可以以不同熔点的石蜡为原料制出一系列不同熔点范围的定形相变材料，应用到不同领域中去。
3.1.3材料均匀性
我们分别在两个定形相变材料试样（组成材料一样，石蜡所占百分比不同）的4个不同部位分别取样进行dsc分析，得结果见图2，从图中我们可以看出同一试样不同部位相变潜热值差别不大，差别在10%以内，说明定形相变材料中石蜡分布较均匀。
3．1．4潜热测定及石蜡掺混比临界值讨论
从60#石蜡dsc测试曲线（图3）可以看出，60#石蜡有两个相变峰，每个相变峰出现在40℃附近，较小，第二个相变峰出现在60℃，较大。从定形相变材料的dsc曲线（图4，5）中同样可以看到这两个相变峰，聚乙烯熔融的峰出现在120℃附近。可以看到两者的温度差约为60℃，能够保证在定形相变材料中石蜡发生相转变由固态变成液态时，聚乙烯能支撑结构使得材料形态不变。由dsc测得的相变热和用石蜡所占百分比概算得的结果差别不大。图6为含不同比例的石蜡的定形相变材料的潜热，石蜡含量在70%～90%之间，材料的相变热在130～175kj/kg，可以看出潜热值随石蜡所占比例增加近似线性增加。为了实现支撑材料的对整体结构的支撑作用，支撑材料在定形相变材料中所占比例应有一个下限，即石蜡所占比例有一个上限，在制备定形相变材料时，石蜡比例达到90%时，定形相变材料有一些渗出现象，所以石蜡在定形相变材料所占质量百分比的不宜大于90%。
3．1．5其他
用hdpe和60#石蜡混和，石蜡掺混比达到80wt%时，定形相变材料性能较好，材料潜热测量值达到144.4kj/kg。
3．2扫描电子显微镜分析结果
利用扫描电子显微镜对用低压聚乙烯和60#半精炬石蜡（熔点60～62℃）制成的定形相变材料进行了结构分析。对定形相变材料的脆断面进行了拍照观察，然后用有机溶剂溶去石蜡对hdpe构架进行了观察。
对定形相变材料断面用有机溶剂浸泡后溶去石蜡后的表面分析，得到图7和图8的扫描电镜照片。浅色部分为聚乙烯的形成的骨架，深色的部分为石蜡被浸泡溶去后形成的凹陷。可以看到，定形相变材料分布较均匀，聚乙烯形成了空间的网状结
构。在石蜡熔融时，聚乙烯能够起到的支撑和封装作用，使材料的整体武装不发生变化。
4结论
可用不同类型的高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯等一系列高分子材料作为支撑和微封装材料，不同熔点、不同类型的石蜡作为相变材料，制备系列定形相变材料，其中石蜡质量百分比可达80%，潜热较高，均匀性较好。有望作为相变地板应用到房屋建筑当中，并且可能和其他材料混合作业一种新型的建筑材料。下一步需要继续改进材料制备的工艺，改善材料的力学及其他性能。
参考文献
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3yehong,gexinshi.solarenergymaterials&solarcells,2000,64(1):37～44
篇2
关键词：相变材料；暖通空调；储能材料
现阶段，能源消耗问题日益突出，利用新型节能技术提高能效是实现节能和可持续发展的必由之路。开发利用新型绿色可再生能源和节能已成为解决能源危机和环境保护问题的重要途径。相变储能材料作为储热介质，在相同条件下，可以大大减小热交换器的体积，相变过程中温度基本恒定，用于在物理状态变化时吸收或释放大量热量，能够实现能量的储存[1]。因此，将相变储能材料用于暖通空调领域具有安全、节能环保等特点，在暖通行业有着良好的应用前景与显著的应用优势。
1相变储能材料概述
1.1相变储能材料
相变储能材料能够在一定的温度条件下改变其物理状态，且其物理状态的改变与外界环境的高低相对应，通过该方式来实现能量的存储或释放[2]。相变储能材料主要分为有机相变储能材料、无机相变储能材料及共晶相变储能材料三种，具体如图1所示。图1相变储能材料的类型以往常使用的相变储能材料主要为晶体水合物，晶体水合物的成本低且获取方式简单，但在相变过程中发现晶体水合物容易出现过冷现象，使熔化不均匀，在循环利用过程中会出现物质的随机变化或逸出现象[3]。污水有机物由于自身的低挥发性逐渐受到人们的关注，相比于无机相变储能材料，有机相变储能材料虽然储热能力较低，但是在一定程度上改善了无机相变储能材料的缺陷，如表1所示。
1.2相变理论
相变储能是指在相变过程中能量的吸收或释放。相变过程是一个等温或接近等温过程的过程，会发生大量的能量吸收或释放。有机类材料的相变原理较为简单，本节主要对低温相变材料中的无机水和盐类的相变机理进行了简要介绍。物质中有两种水：吸附水和冰。吸附水是空气中水凝结或水在材料表面吸附的结果。冰通过化学键合与材料的内部结构形成某种结合状态，具有相当大的吸引力，需要在高温下脱水。含有冰的晶体被称为水合晶体。由于晶体水和颗粒是通过化学键结合在一起的，因此它们的比例是固定的，而且具有很高的热效应。在水合盐的晶体结构中存在两种水：配位水和结构水。配位水是水周围的阳离子配位，结构水是由填充在结构空气中的水分子形成。结晶水合盐是一种重要的中低温储能材料。相变的机理是在加热熔融过程中吸收热量，失去部分或全部结晶水，在冷却过程中释放热量。不稳定水和盐在加热过程中可能会失去部分冰。在加热过程中，一些盐水混合物变成无水盐，可以全部或部分溶解在冰中。如果盐的溶解度很高，当加热到熔点以上时，部分盐仍处于不溶状态，残余盐因其密度高而沉积在容器底部，导致相分离。在冷却过程结束时，容器中的相变材料一般分为三层：底层为未溶固体层，中层为结晶水化盐晶体层，顶层为溶液层。随着反复冻融的循环，越来越多的沉积物沉积在容器底部，导致相变材料储能能力的丧失。
2相变储能材料在暖通空调领域的应用
2.1相变储能地板采暖
现阶段，市面上采用的地板辐射供暖系统主要包括低温热水与电热电缆，相变储能地板采暖主要是利用相变温度为30℃的水合盐相变储能模块材料，通过固体与液体相变储存和释放能量，且材料的固液态形式是以需要储存能量的形态决定的，为了防止泄漏的相变材料熔化腐蚀下面的地板，需要对其进行密封处理[4]。在敷设时，需在保温层上直接放置加热盘管，包装好的相变材料填充后放置在发热线圈周围，线圈受地面保护[5]。在采暖过程中，热量被转移到地板中的相变材料中储存，在需要时释放，以供给室内采暖。在储能过程中，各层地板材料的热物理性参数如表2所示。将相变储能材料应用于地板采暖中，能节约大量能源资源，相变储能材料通过其潜在的热能形式存储能量，并在需要时释放热量，且由于相变材料不会消耗化学燃料（煤、电、天然气等），因此不会排放污染物，节约了大量资源。高效节能是使用相变地板采暖的主要原因，在输出能相同的情况下，相变材料系统只消耗不到40%的电量[6]。此外，相变储能地板还有较高的采暖效率，相同条件下，其不仅能提高室内温度，还能降低环境对人体产生的冷辐射，使人体舒适性也得到极大提高。同时，室内温度层不会发生阶梯状的变化，使室内温度更均匀，为居民创造了更舒适的环境。相变储能辐射式地板采暖具有巨大的经济效益，相比于传统采暖方式，相变储能辐射式地板采暖的室内温差较小且温度波动小，使人体更舒适，室内更清洁。该系统的热源主要来自电加热或热水线圈，相变储能地板采暖充分利用了可再生能源和电力峰谷差价，有效提高了能源的利用率[7]。相变储能辐射地板结构如图2所示。
2.2相变储热换热器
常用的相变储热换热器主要有以下几种类型。（1）三套管蓄能换热器。三套管蓄能换热器集太阳能热泵、相变储能技术、空气源热泵为一体，其结构如图3所示。由图3可知，三套管蓄能换热器的内管为制冷剂，中间层由相变材料构成，水在外管，主要利用制冷剂或相变储能材料实现冬季供暖、夏季制冷，而相变储能材料水热交换能够实现夏季蓄冷、冬季蓄热，通过巧妙的设计，三套管蓄能换热器可实现热量的同时储存与排放[8]。在冬天，三套管蓄能换热器可作为太阳能储能装置，改善太阳能供热不稳定等缺陷；在夏天，三套管蓄能换热器既能通过太阳蓄能实现热水的供应，也能够通过制冷剂实现相变材料的蓄冷。（2）双向储能板式换热器。研究人员以空气源热泵的双向相变储能系统为基础，研究出了一种双向相变储能装置，通过串联集成的方法，将比例为47∶53的十二醇和癸酸低熔点混合物的相变蓄冷材料与46#半精炼石蜡的相变蓄热材料进行耦合，在充分利用PCM潜热的同时不放弃对PCM显热的利用[9]。将该换热器与空气源热泵进行有效结合，能使空气源热泵的运行效率得到显著提升，大大降低了运行成本。若冬季的室外温度较高，则能够通过空气源热泵实现相变储能设备的供热与蓄热；若室外温度较低，可以将储存的热量释放。这两种设备的协同运行，极大地提高了空气源热泵的效能。此外，夏季可以采用空气源热泵冷却电价低廉时期的电能，并采用相变储能装置将这些冷量蓄存起来，在电价较高的时间段将这些冷量释放，以此降低运行成本[10]。双向储能板式换热器如图4所示。
2.3相变材料储能水箱
将相变储能材料与太阳能相结合，能有效降低能耗，提高建筑舒适性[11]。太阳能加热与制冷系统可分为主动式与被动式系统，主动式太阳能房通过热循环利用电力进行加热或冷却，被动式太阳能房则无须任何机械动力，可以充分利用建筑本身的结构来储存和释放能量。故被动式太阳能房具有实用性较高、能耗低且维护便捷等优点。主动式太阳能房系统主要是将相变储能材料用于相变储能装置，如图5所示，该相变材料储能水箱被广泛用于太阳能地源热泵系统中。图5的系统将相变材料封装在聚乙烯矩形塑料桶内，塑料桶与水箱内的水进行换热，并与盘管内的载热介质同时进行换热。在阳光辐射较强时，该相变储能装置开始储存太阳能，在没有太阳辐射时释放热能供暖。经试验研究，在该过程中太阳能采暖占据较大比例，有着明显的节能效果。
3结束语
综上所述，相变储能材料在暖通空调领域有着极高的应用价值，能有效降低能源的消耗，减少对环境的污染。文章概述了相变储能材料的概念及其分类，分析了相变储能地板采暖、相变储热换热器及相变材料储能水箱在暖通空调领域的应用，以此充分发挥暖通空调的使用价值。
参考文献：
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篇3
关键词：相变材料 相变储热 能源
中图分类号：TK02 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）05-0382-01
能源是人类赖以生存的基础。随着现代工业的迅速发展，人们对能源的需求量越来越大，迫切需要全球各国不断开发和利用新能源。在此过程中，虽然新能源在不断被开发，但是我们对能源的利用在许多情况下都未达到合理化，致使大量能源被浪费。因此，提高能源的利用率很有必要。储热技术可用于解决热能供给和需求失配的矛盾，是提高能源利用效率和保护环境的重要技术。储热技术主要包括显热、潜热和反应热3种储热方式。其中，以相变材料（Phase Change Material， PCM）的固-固、固-液相变潜热来储存热量的潜热型热能储存方式最为普遍，也最为重要。其优点为：储热密度大、储放热过程近似等温和过程容易控制等[1]。
固-固相变储热材料和固-液相变储热材料是目前应用较为广泛的相变储热材料。固-液相变材料存在过冷和相分离现象，从而导致储热性能恶化，具有腐蚀性等缺点。固-固相变材料在发生相变前后固体的晶格结构改变而放热吸热，与固-液相变储热材料相比，固-固相变储热材料具有稳定性好、腐蚀性小、装置简单等特点[2]。
一、相变储热材料分类及应用
1.相变储热材料分类
相变储热材料主要有固-固和固-液型两类，其中固-液相变储热材料根据使用温度范围，又可分为高温型和低温型储热材料，或者根据材料类型，又可分为有机型和无机型储热材料；固-固相变储热材料主要有3大类，分别是高分子类、多元醇类和层状钙钛矿类。
1.1固-固相变储热材料
高分子类相变储热材料主要是一些高分子的聚合物。如聚烯烃类、聚缩醛类等。目前最常见的是聚乙烯。这种材料一般不产生过冷或相分离现象，结晶度高，导热率高，物美价廉。
多元醇类相变储热材料主要有季戊四醇（PE）、2，2-二羟甲基-丙醇（PG）、新戊二醇（NPG）、三羟甲基乙烷（TMP）等。这类材料具有寿命长、焓变大、性能稳定等优点。多元醇的相变温度较高，在很大程度上限制了其应用[3]，可通过混合多元醇，调节相变温度。
层状钙钛矿类相变储热材料是晶体结构为层型的有机金属化合物，因与矿物钙钛矿的结构相似而得名。这类材料具有较高的相变焓（42-146KJ/Kg），转变时体积变化较小，适用于高温范围。由于其相变温度高、价格昂贵等原因而较少使用。
1.2 固-液相变储热材料
无机类相变储热材料主要有结晶水合盐类、金属与合金类、混合盐类等。其中较为典型的是结晶水合盐类。此材料具有熔化热大、储热密度大、导热好等优点而被广泛使用[4]，最为常见的如碱及碱金属的卤化物、硫酸盐、醋酸盐、磷酸盐、硝酸盐等。
有机类相变储热材料主要有高级脂肪烃类、脂肪酸类、醇类及多羟基碳酸类等。这类材料在固态时成型性较好，腐蚀性小，不易出现过冷和相分离现象，但不适用于高温场合。
2.应用
相变储热材料因其独特的性能而被广泛使用。主要应用领域有：太阳能利用、建筑节能、采暖、现代农业温室、医疗仪器控温、服装保暖、工业加热、热泵干燥机组的节能、军事红外伪装等诸多领域[5]。为我们的节能、环保事业做出巨大贡献。
二、相变储热材料研究概况
国外对相变储热材料的研究始于70年代，而我国在80年代初期开始研究相变储热材料，早期对Na2SO4・10H2O这一类无机水合盐相变储热材料研究的比较广泛。华中师范大学的阮德水等人在1983年对Na2SO4・10H2O的成核作用进行了系统研究，对其过冷问题进行了解决；随后，河北省科学院能源研究所唐钰成等人对相变蓄热材料进行了量热研究， 并研制和试验了太阳房相变蓄热器，及华中师范大学化学系胡起柱等人用DSC 法研究了Na2SO4・10H2O-NaCl的贮热体系，并从相平衡和结晶机理讨论了初始熔化热值较低的原因；90年代，杭州大学化学系孙鑫泉等人对Na2SO4・10H2O体系的潜热蓄热及其熔冻行为进行了研究，该蓄热材料经1500 次熔冻循环后，蓄热容量仍在30Cal/ g；陕西物理研究所的焦小浣等人对Na2SO4・10H2O-NaCl的贮热体系进行了进一步研究，研制了一种水溶性高分子增稠剂，增加了相变储热材料的稳定性；目前，有机储热材料和复合相变储热材料因其较优的性能而被广泛研究， 并主要应用在太阳暖房、日光温室、建筑材料等领域。
三、展望
随着采暖面积等一系列耗热工程的增加，使与之相对应的环境污染和能源浪费问题越来越严重，例如热电厂的能源转换效率，由于采暖与发电负荷的不一致，导致有过量的热能被浪费。因此，像蓄电池一样的介质，将热量储存起来，在需要时释放能量，以求达到能量的最大化利用-相变储热材料将会被广泛应用。目前，相变材料的研究、应用工作得到进一步深入，科学界也已将相变材料应用的眼光投入到建筑、装潢上，这类材料的应用研究价值相当可观，这是可以预见的。
拉萨地区太阳能资源极其丰富，年日照数3000小时以上，属高日照率、高大气透明度、高日照辐射强度地区。若利用相变储热材料将各种能源转为热量与冷量有效的储存起来，对于拉萨的可持续发展、解决能源供给紧张的现状都有着十分重要的现实意义。
我国对相变储热材料的研究起步较晚，到目前为止，相变储热材料的应用领域也较为狭窄，但我们应该相信在不久的将来，随着相变储热材料的不断改进与更新，它将会深入我们生活的每一个角落。
参考文献
[1]张正国，文磊，方晓明等。复合相变储热材料的研究与发展[J]，化工进展，2003，22（4）：462-464。
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[3]Abhat A， Low temperqture latent heat thermal energy storage ： heat storage materials[J]， Solar Energy， 1983， 30（4）： 31-33.
篇4
【关键词】 聚脲 微胶囊 相变材料
文章采用了快速、简便且有效的界面聚合法，以硬脂酸丁酯为相变芯材，以TDI与1，6己二胺反应形成的聚脲为壁材得到聚脲微胶囊[1-4]；确定了制备微胶囊的最佳工艺并对微胶囊进行红外光谱、差示扫描量热仪（DSC）对其进行了性能表征。
1 实验部分
1.1 芯材与TDI乳液的制备过程
（1）将配方含量的乳化剂加入75g无离子水中混合， 25℃恒温，在4000r/min转速下搅拌10min，得到乳化剂溶液；（2）将2.5gTDI与一定量的硬脂酸丁酯混合，缓慢加入到分散均匀的乳化剂溶液中，在4000r/min转速的乳化机高速剪切下，25℃恒温下搅拌10min的到乳液。
1.2 硬脂酸丁酯相变微胶囊的制备过程
转速300～500r/min，用滴液漏斗向乳液中缓慢滴加多胺，速率控制在1ml/min。滴加完毕后开始升温至55～65℃后保温反应2～4h。然后出料，真空抽滤，分别用去a离子水和无水乙醇各洗涤两次，干燥后得到白色粉末状微胶囊。
2 最佳工艺条件的确定
根据微胶囊聚合阶段的主要影响因素和水平，设计了L934正交试验。本次实验以相变微胶囊材料的包覆率为考核指标，以包覆率高者为优。如表1所示。
从表2的正交试验的极差计算结果可以看出各因素对相变材料微胶囊的包覆率影响主次关系由大到小是：芯壁比、反应温度、反应时间。得出的最佳方案为：A2，B3，C1；所以最优的工艺条件是：芯壁比2：1、反应温度65℃、反应时间2h。
3 性能检测
图1中波数为3300cm-1处为N-H键的伸缩振动峰，1650cm-1处为C=O键的伸缩振动峰，表明脲基已经形成；而在2220～2300cm-1处无明显吸收峰，则可说明TDI中含有的特殊基团异氰酸根（N=C=O）已完全反应掉。图2中表明微胶囊相变材料的相变温度为20.1℃，相变潜热为70.5J/g。微胶囊中相变材料硬脂酸丁酯的相变温度基本未改变；相变潜热有所下降，但改变不大，这主要是由于囊壁阻碍了芯材的传热。
篇5
关键词：建筑节能领域；相变建筑材料；应用
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.053
1引言
现阶段建筑节能领域存在较为繁复的管理程序，并且包括多方面的内容，必须在整个项目中管理工程质量、安全、进度等内容。建设建筑节能工程，其中最为重要的是建筑节能领域中相变建筑材料的应用，并且只有通过相关技术措施才能保证稳定有效开展项目的施工。建筑节能领域中相变建筑材料的应用必须更新技术，提高技术管理的水平，以便有效开展土建工程项目建设，并且在具体的施工过程中引进最新的先进技术。笔者针对建筑节能领域中相变建筑材料的应用，从相变储能墙板、相变储能砂浆、其他相变材料等方面的应用要点进行了深入分析和研究，旨在为今后建筑节能领域中相变建筑材料的应用管理提供经验和指导。
2建筑节能领域相变建筑材料的应用
为了减少建筑工程中的材料消耗，降低空调以及供暖系统的投入成本，相变材料在建筑节能工程上的应用受到了广泛的关注。
2.1相变储能墙板
在二十世纪八十年代，相变储能墙板产生了，其作为一类围护结构类材料，由相变材料组成。结合其建材基体实际，有如下几类：第一类是基材为石膏板的建材，其在外墙内壁中应用较多，有着稳定室内温度和房屋舒适度的优点；第二种是基材为混凝土的建材，其大都应用于外墙体；第三种是基材为保温隔热材料的建材，大都应用于节能高效的建筑当中。总结而言，此类墙板在建筑围护结构中应用较多，如果屋内温度高于此材料时，材料就会因为相变的产生而吸收屋内多余热量，反之，屋内温度低于此材料时，材料就会因为相变的产生而释放屋内多余热量，最终使得房间舒适度得以保障。因而，相变储能墙板有着调整围护结构热量、保证房间舒适度的功能。
2.2相变储能砂浆
如果在砂浆等基质中混入相变材料，就可以使得其具有一定的备蓄能力。国外有学者研究发现，在微胶囊技术下，如果在能量微球中封装一定的石蜡，并且混合于一定的灰泥，就能形成石蜡砂浆，此种砂浆若用于房屋的内墙，就能起到冬天保存热量夏天排除热量进而使得屋内温度得以稳定的效果。如果房屋中的温度高于22摄氏度的时候，石蜡就会因为融化而吸收大量的热量进而使得房屋中的温度得以降低；反之，如果房屋中的温度低于22摄氏度的时候，石蜡就会因为凝固而吸收大量的热量进而使得房屋中的温度得以升高。还有国外研究表明，如果将一定浓度的丁基硬脂酸盐融合于丁基棕榈酸盐，就能形成一类相变材料，若采用直接混合的方式混合于灰泥砂浆，采用一定工艺就能将相变储能墙板制造出来。此类墙板有着更好的储热性能，在相变材料的作用下，可以更为精确的控制储热量。
2.3相变材料的其他应用
在其他方面，包括相变储能混凝土、建筑保温隔热材料、相变材料涂料、相变蓄热地板等。和一般的混凝土相比，相变储能混凝土的热熔相对较大，因而若将其应用于外墙体，就能稳定房屋温度，使得房屋中的舒适度得以保障；建筑节能的地基力量就是保温隔热材料，也是当前节能设计中的重点研究内容。而就相变材料涂料而言，若在建筑当中进行应用，就能使得储热能力得以升高，进而更好的普及材料。就相变蓄热地板而言，大都和电加热融合而用，在地板采暖下，可以平衡屋内温度，能够保证居住者的头凉和脚暖，有着相对较低成本，可以广泛应用。
3结束语
总之，上述种种因素都会对建筑节能领域中相变建筑材料的应用管理产生影响，并且地质状况、气候条件、运输情况、资金情况、政策处理和施工难易程度等外部因素也会影响建筑节能工程，由此可见，该项管理是一项系统的工程，并且有极大的难度，一方面要将各种外部影响因素考虑在内，另一方面要保证管理者的工作稳定有序开展，抓好各个环节，要将各项事宜落实到位。对建筑节能领域中相变建筑材料的应用严格把关，并重视和有效控制技术问题，将控制管理整个工程项目实施落实到位。我国现如今普遍开展了控制和管理建筑节能领域中相变建筑材料的应用工作，因此，进一步科学有效控制建筑工程中节能应用管理问题是现如今相变建筑材料管理人员亟待解决的重要问题。
参考文献：
[1]张巨松,金亮,吴晓丹.相变材料发展及在建筑节能工程中的应用[J].辽宁建材,2010(02)．
[2]谢芳.相变建筑材料在建筑节能中的应用研究[D].广州:华南理工大学,2010.
[3]郭智伟.相变材料发展在建筑节能工程中的应用[J]．价值工程,2016(03)．
[4]陈荣国,陈艺兰,刘心中,吴伟钦.相变材料及其在建筑节能中的应用[J].材料导报,2015(23)．
篇6
关键词：相变、储能、相变分类、建筑节能、复合材料
1. 前言
能源是人类赖以生存的基础。目前，随着全球工业的高速发展，全球能源也日益短缺。矿物能源的枯竭性危机和环境污染问题越来越受到人们关注，提高能源使用效率和开发可再生能源是人类面临的重要课题。现在的外墙外保温主要分为玻璃棉外保温、岩棉外保温、聚苯乙烯塑料泡沫外保温、特种保温灰浆外保温系统四个大方向。其中，以EPS外保温应用最为广泛。但究其保温实质，墙体外保温是一种被动式的节能方式，对室内温度的调节作用较差，而且耐久性不强，随着时间的延长往往出现开裂、脱落等现象。近几年来，相关学者始终致力于新型、高校的建筑节能材料的研究工作，相变储能材料（phase change materials）作为一种新兴的节能材料，已经成为国内外能源利用和材料科学方面研究的热点。
相变储能材料是是指在其物相变化过程中，可以从环境中吸收热（冷）量或者向环境中放出热冷量，从而达到能量的储存和释放的目的，与显热储能相比，相变储能具有储能密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点。利用此特性，在太阳能利用，电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域制造出各种提高能源利用率的设施，同时由于其相变时温度近似恒定，可以用于调整控制周围环境的温度，并且可以多次重复使用[1]。另外，利用相变储能建筑材料构筑建筑围护结构，可以提高围护结构的储热能力，降低室内温度波动幅度，减少建筑物供暖、空调设备的运行时间，达到节能降耗和提高舒适度的目的。同时，在建筑物中采用相变储能围护结构，可以减少外墙厚度，从而达到减轻建筑物自重、节约建筑材料的目的。
2. 相变的分类
相变材料的种类很多，为讨论方便，按下面两种情况分类。
2.1 按热力学分类
在相变温度下，两相（α和β）的自由焓及化学位相等，即Gα=Gβ、μα=μβ，可以将相变按二相的化学位偏导数的关系来分类。经过简单的推导可以得到结论，一级相变有体积和熵的突变。体积和熵的突变表明相变时有体积的膨胀或收缩及潜热的释放或吸收。一般来看，金属及合金中大多数的相变都为一级相变，如升华、熔化、凝固、沉淀等。
2.2 按相变的方式分类
按相变的方式分类，可以分为不连续型相变和连续型相变[2]。根据Gibbs的分类方法，前者是由程度大但范围小的起伏开始形核，随后长大；后者是由程度小范围大的起伏连续长大成新相。所以不连续型相变又称为形核-长大型相变，相变通过形核、长大两个阶段完成，新旧相之间有界面分隔，界面两侧成分、结构均不相同或其中之一不相同，不连续相变由此得名，大多数相变属于此类相变。连续型相变又称为无核相变，相变是在整个母相体系中过饱和相内或过冷相内的原始很小的起伏经过连续扩展而进行。此时，新旧相之间无明显的界面。
3. 相变材料的类型及发展概况
通常物质的相变包括以下几种形式：
固态 气态、液态 气态、固态 液态及固态 固态
气态分子具有最大的运动自由度，而固态分子的运动自由度最小，因此固-气相变即升华和凝固具有最大的相变潜热，其大小等于同种物质的熔化热和蒸发潜热之和。虽然固-气相变和液-气相变具有高的相变潜热，但不适于用作热能储存和温度调控。因为气态比固、液态具有大的多的体积，相变过程中体积的巨大变化使系统庞大而复杂，因而完全无法应用。固-液相变虽然与固-气相变相比较潜热较小，但由于体积变化较小，是实际应用比较多的相变材料。
固-液相PCM（包括水合盐PCM）具有高的相变潜热的优点，但在相变过程中出现液体状态，必须用容器封装，不但增加了系统的成本，而且不能应用于许多无法携带容器的场合，如自动调温服等。固-液相PCM的这个固有缺点，限制了他们的应用范围。
近年来，固-固相PCM的研究和应用得到了迅速的发展。它们主要的优点是体积变化小，更重要的是相变过程中不会出现液相。可以减少对容器的要求，甚至完全不需要容器而把PCM作为结构材料，可以简化工艺和降低成本。这些优点使得，固-固相PCM在温度调控领域内获得越来越多的应用。
4. 固-液相变PCM
4.1无机储能材料
无机水合盐由于具有较大的熔解热和较高的熔点，是中低温相变的重要一类材料，主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金等。最典型的是结晶水合盐类PCM，这类材料具有融化潜热大、导热系数高、相变时体积变化小等优点，使用较多的主要是碱及碱土金属的卤化物、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐及醋酸盐等[3]。
水合盐的通式为X（Y）n・mH2O，此处X（Y）n为无机盐。当温度上升时，水合盐将会脱水成为非晶态的无水盐：
X（Y）n・mH2OX（Y）n + mH2O
或者部分脱水，分解为低水合物盐：
X（Y）n・mH2OX（Y）n・mH2O +（m-p）H2O
在发生上述变化的同时，分解出来的无水盐或低水合物盐有溶解于它们所释放出来的结晶水内成为水溶液。该过程由于熵增加而吸收能量。当温度下降时，所形成的水溶液中的无机盐又重新与水结合，成为结晶态水合盐而释放出热量，数量可达250～400J/g。
4.2 有机储能材料
有机类相变材料常用的有高级脂肪烃类、脂肪酸或其酯或盐类、醇类、芳香烃类、芳香酮类、酰胺类、氟利昂类和多羟基碳酸类等，另外高分子类有聚烯烃类、聚多元醇类、聚烯醇类、聚烯酸类、聚酰胺类以及其它的一些高分子，其中典型的有尿素、CnH2n+2、CnH2n 、C10H8、CFC、PE、PEG、PMA、PA等[4]。
一般说来，同系有机物的相变温度和相变焓会随着其碳链的增长而增大，这样可以得到具有一系列相变温度的储能材料，但随着碳链的增长，相变温度的增加值会逐渐减小。由于高分子化合物类的相变材料是具有一定分子量分布的混合物，并且由于分子链较长，结晶并不完全，因此它的相变过程有一个熔融温度范围[5]。
5. 相变材料的应用及展望
在建筑结构中，已经有很多研究者用传统建筑材料吸收相变材料制备相变储能复合材料，也有用PCM复合材料制备蓄热地板的报道。如Chahroudi[12]在70年代就用直接浸泡法制备了相变储能混凝上。Feldman、Hawes等[13]也用直接浸泡法制作相变储能混凝上、石膏板等。Kaasinen[对多孔混凝上、石膏板、砖、木材等建筑材料吸收相变材料的能力做了测试。国外对蓄热式地板采暖有了一些研究和应用。西班牙的M.Barrio对放在恒温环境中的小室做了蓄热地板电采暖的实验。用以比较NPG相变材料和混凝土的蓄热性能。加拿大的A.K.Athienitis研究了用混凝土蓄热的地板采暖系统在不同室外温度下的使用效果。G.Bakos在被动式太阳房中应用了蓄热电采暖地板等。
今后的研究方向为选取性能更好的封装容器和载体基质，防止过冷和相分离的新方法，改善相变材料的导热性能提高复合材料的性能等。利用高温相变材料实现空间太阳能热动力发电。蓄热和低品位废热升级利用的有效技术装置-化学热泵受到人们的重视。
参考文献：
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关键词 无机水合盐相变材料；温室大棚；潜热
中图分类号 TB34 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）07-0187-02
Progress on Inorganic Salt Hydrate as Phase Change Material and Its Application in Greenhouses
YAN Dong-mao 1，2 CAI Wen-rong 1
（1 Shenyang Research Institute of Chemical Industry，Shenyang Liaoning 110021； 2 State Key Laboratory of Fine Chemicals，
Dalian University of Technology）
Abstract The application of phase change energy storage technology in greenhouse can play an important role in greenhouse energy conservation and optimization of crop growth environment.The applications of inorganic salt hydrate phase change materials in greenhouses were reviewed. In addition， two application modes of phase change wall and phase change thermal storage device were evaluated. This paper pointed out that the current essential problems in its application were the design of phase change thermal storage device and development of more efficient forms of application.
Key words inorganic salt hydrate phase change material；greenhouse；latent heat
厥掖笈锟山温度和湿度控制在适宜农作物生长的范围内，用于反季节种植栽培农产品，使农业生产摆脱自然气候的制约，提高农业生产率。为适应严冬的夜晚和酷暑的白天等气候条件，温室大棚内往往配备升温和降温系统，存在高能耗和高运行成本等问题，成为影响设施农业生产效益的瓶颈问题。
相变材料在发生相变时能吸收或释放大量的热，与显热储能和化学反应储能材料相比，具有储放热过程近似等温、储能密度大、易于控制等优点，可解决热能供需在时间和空间上的分配矛盾问题，广泛用于提高太阳能、工业余热和谷电等能源的利用率。相变材料用于温室大棚，不仅能够节约常规能源，减少环境污染，而且可提高温室蓄热和保温性能，增加室内温度的自调节功能，有利于优化作物生长环境，提高经济效益，对促进我国现代农业的发展具有重要意义。
从20世纪80年代开始，国内外研究用于农业温室中的相变材料主要有无机水合盐类、石蜡类、聚乙二醇（PEG）、有机酸类等[1]。其中，无机水合盐的相变温度为8～117 ℃，相变焓值为100～400 kJ/kg，具有相变温度可调、储热密度大、导热系数大、毒性小和价格便宜等优点，是应用于温室大棚的优选相变材料。在此基础上，进行相变储热系统的设计和应用研究，对充分发挥材料性能优势和温室热环境的优化非常重要。国外巴斯夫等公司在相变储能温室建筑环境工程设计研究方面起步较早，技术逐渐成熟。国内研究则处于刚起步阶段，主要发展了相变墙体和相变蓄热装置2种应用方式。本文重点综述了近年来国内外相变材料在温室大棚中的应用形式及存在的问题，并展望了未来发展方向和应用前景。
1 相变墙体
温室北墙的作用是保温蓄热，将相变材料用于北墙构成相变墙体，形成相变墙体蓄热系统，可以减少墙体厚度，提高土地利用率。相变材料在温室北墙的应用方式主要有以下几种：①将相变储能材料浸入到多孔的混凝土中，制成相变混凝土；②将相变蓄能墙体材料涂抹于温室大棚北墙内表面；③将相变材料制成相变砌块，建筑相变保温墙体。
篇8
Q1：谢先生你好，我们想了解一下你们当初是怎么想到用彩钢来作为机箱面板的呢?
谢：如果你关注机箱市场，你会发现这个市场已经很多年没有什么变化了，而且越来越形成两个极端――低价与奢侈品。很显然，奢侈品与绝大多数用户的购买力和使用习惯脱节，低价产品虽然能够在短时间内受到欢迎，却始终留有品质隐患。
一般来讲谈到变革无外乎四个方面：核心技术的突破、应用技术的领先、工业设计的创新、新型材料的应用。机箱厂家想要从核心技术出发作出成就可能性比较小，反而是跟随CPU、主板这些产品的变化而变化。应用技术的发展空间也不大。而我们认为现阶段工业设计的创新是远远不够的。只有新型材料的应用才能给沉寂的行业注入新鲜血液。因此，通过不断的摸索之后，我们最后发现只有彩钢能满足现阶段消费者对机箱的需求。
Q2：相对于其它各种类型的材料，彩钢的优势在哪里?
谢：目前市场上见到的绝大多数机箱侧面箱体部分基本采用钢质板材，而最重要的前面板却有9成以上采用工程塑料制成，同时也有小部分机箱产品采用极其昂贵的铝镁合金或“好看不中用”的其它特殊材料。根据产品部“安全环保，视觉效果出众能广泛与家居环境配合”这一设计要求，我们的ID设计部做了多种方案分析：
首先，我们尝试使用亚克力材料制作面板，内表面贴铝膜加强防辐射性能，配合其它细节装饰很容易实现绚丽的视觉效果，但是亚克力材料易碎不耐压，且长期使用易变色变形。后来，又尝试使用塑胶面板表面作拉丝工艺处理后，背面贴铝膜加强防辐射性能，散热效果却很难保证，且拉丝工艺的持久性达不到设计需求；相似的，采用高光塑胶背覆铝纸，视觉效果不错，但散热性能仍不能得到提升。铝镁材料在视觉效果以及在家具融合方面都有出色的表现，防辐射、环保、散热性方面也有很大优势，但却存在产品色彩单一和价格高昂的问题。
彩钢材料的引入轻松解决了以上问题，钢材与表面腹膜经高温后全面融合，在色彩、光泽度、触感方面表现突出，同时具备金属在防辐射、散热等方面的优势。彩钢基本可以完全实现现有塑胶面板形态，并由于具备极好的柔韧性和延展性，更便于弧线等特殊外观形态的实现，有非常大的发挥空间。
Q3：彩钢在生产上需要经过哪些工序?
谢：如果单纯从彩钢的生产工艺来说，它有以下几步：
优质卷钢经拉伸后进入表面清洗机，经烘干和表面检测后，在黏合装置覆膜，经高温融合装置使得基板与腹膜完全融合，首次检验合格后收卷并进行72小时200～400℃高温老化，确保材料完全成型，并检验其耐高温性能、表面光泽度、细腻度及颜色均匀度检验合格后出厂。其中，复检非常严格，即使是最细微的色差也是不允许的。
Q4：这只是彩钢的加工流程，在结构实现方面，彩钢与普通塑胶材料有很大的不同，你们是怎么做的?
谢：结构实现是产品开发的最后一道程序。由于彩钢与普通塑胶前面板柔韧性不同，因此我们根据钢材的特性尝试了三种方案：第一个方案是在底座和盖板全部采用彩钢，但是发现很难固定和解决由此产生的谐振问题；第二个方案考虑运用背胶实现盖板与底座的固定，在随后进行的高低温测试中发现这一处理会受到温度等使用环境的限制：温度过高会使彩钢盖板产生位移或溢胶；温度过低则会因脱胶导致面板脱落。较为传统螺钉的处理办法则会在跌落试验等强度测试中出现瓶颈，且螺钉带来的压边过大会导致盖板鼓起或皱边，外观和使用都会受到影响。
经过精确计算彩钢盖板的反弹受力点和表面张力，我们为彩钢五号和彩钢六号分别设置了22个和15个反扣勾实现与底座的固定。一次冲压成型的彩钢盖板得益于反扣勾的作用可以与底座紧密结合，至此完成前面板的整体结构设计。
Q5：就生产工艺来讲，彩钢还面临哪些问题?
谢：彩钢生产线的成本较高，首先须从德国等国家进口全套生产、维护设备。其次，在表面复合工艺中使用到的表面膜由于对生产精细度要求过高，绝大部分依靠昂贵的进口，平均价格高达30元/m2。最后，彩钢生产过程还存在较高报废率，无形中再次增加了成本。目前，国内暂时仅有两家彩钢生产企业，一家为韩国公司，一家为台商独资。
Q6：现在彩钢系列只是面板采用了彩钢材料，那你们有没有考虑机箱全部使用彩钢?
谢：技术上实现是可能的，我们也在做这方面的尝试。不过由于成本的关系，如果全部使用彩钢的话，首先就会存在价格的问题。我们认为目前主流市场机箱的价位也就在300元左右，再高消费者接受度就会急剧下降。如果未来彩钢的成本有所降低的话，不排除全部使用彩钢的可能。
篇9
【关键词】变电站；材料成本；控制
在我们变电站项目施工过程中，材料成本占整个工程成本的比重最大，一般可达60%-70%左右，而且有较大的节约潜力，往往在其他成本（如人工费）出现亏损时，要靠材料成本的节约来弥补，因此材料成本的节约，也是降低工程成本的关键。我认为，材料成本的有效控制，反映在对材料的用量、价格、使用和库存的控制，特别集中在材料用量和价格控制上。
1 用量控制
材料成本的降低主要来自材料用量的节约。对于项目施工来说，组成工程成本的材料包括装置性材料（钢材、木材、电缆等）和辅助材料（五金、机电、工具等消耗性材料），装置性材料是构成工程的主要材料，辅助材料是完成工程所必须的手段材料，对装置性材料公司一直实行限额发料，按理论用量加合理损耗的办法与各施工项目进行材料费用考核结算，这种办法十分有效的控制了材料的用量，但我认为应加强两个方面的工作，一是要加强材料用量审核的准确和严肃性，二是要对材料节超的奖罚办法进一步加以落实，这样各个项目将会更合理地提取和使用材料，对公司大成本的控制会起到一定作用。
在物资计划审核的过程中，控制材料的需用量。安装工程的材料品种多样、规格不一、型号繁杂等特点，增加了施工项目材料成本管理的难度，需要工程部计术员严格审图，准确编制项目材料需用计划。推行单线图施工估料方法 ，施工估料是工程项目材料成本管理的首要环节。所谓单线图就是以工程项目的工艺流程或系统图为基础，根据平面、剖面的布置及空间走向所勾画的单线示意图。以管道专业为例，就要在单线图上标出根据平、剖面施工图的直管线长度、材质、规格、管配件型号、数量等。由于单线图直观、易懂，能准确地计算出所需的材料、配件等。不单主材，所有辅助材料的估料也必须有计算依据、计算过程书。采取这种方法所作的施工估料才能把好现场材料成本管理的第一关。
物资管理部门计划员运用材料ABC分类法进行材料备料，对施工所使用的各种材料，按其需用量大小，占用资金多少，结合重要程序分成A、B、C三类，审核备料时采取不同的办法。根据安装工程材料的特点，对需用量大、占用资金多、专用材料或备料难度大的A类材料如：金属、非标、电缆、阀门、保温材料等，必须严格按照设计施工图，逐项进行认真仔细的备料，做到规格、型号、数量完全准确。对资金占用少、需用量小、比较次要的C类材料如：百货、工具、油化等消耗性材料，可采用较为简便的系数调整办法加以备料。对处于中间状态的通用主材、资金占用属中等的辅材等B类材料如：五金、机电等材料，估料备货时一般按常规的计算公式和预算定额含量确定。
2 价格控制
项目中某项材料的成本价格、材料采购的供货渠道（供应价格） 与采购运输及保管密切相关。 为了降低材料采购成本，提高采购质量，须在各个环节上强化成本观念，加强监督管理，力求购进质优价廉的产品，避免在材料的采购过程中出现管理漏洞，造成不必要的浪费现象，要求材料采购人员承担起降低采购成本的责任。采购成本的降低是工程项目利润来源之一，我们可以从三方面对材料价格进行控制：①买价控制。通过市场行情的调查研究，在保质保量的前提下，货比三家，择优购料，竞争性招投标确定供货商，在保证质量的前提下，实现单价招投标制度，严格控制材料单价；②运费控制。合理组织运输，就近购料，选用最经济的运输方法，以降低运输成本；③考虑资金、时间价值，减少资金占用，合理确定进货批量和批次，尽可能降低材料储备。
3 使用控制
加强技术管理在成本节约中在工程施工中的作用，做好技术质量交底的同时做好用料交底 。就火电安装工程而言，其主要项目有电气、管道、锅炉、金属结构钢架安装等，由于工程建设的性质、用途不同，对于施工项目的技术质量要求、材料的使用也有所区别。因此，施工技术管理人员除了熟读施工图纸，吃透设计思想并按规程规范向施工作业班组进行技术质量交底外，还必须将自己的施工估料意图灌输给项目现场施工部门，以单线图的形式做好用料交底，防止班组下料时长料短用、整料零用、优料"劣"用，做到物尽其用，杜绝浪费，减少边角料，把材料消耗降到最低限度。
在施工管理中，要使材料的质量有保证，数量有控制，就必须加强材料的现场管理，做到职责明确，管用一体。现在火电施工项目工期短，进度快，从而引进了许多分包队伍，实行项目分包方式施工。由于施工作业基本都使用民工，在材料的领用、现场管理、材料回收等方面都与施工队伍密切相关。这就要求管理人员加强分包队伍材料的领用料措施。材料进场后，管理人员要根据施工计划用量对外包队伍使用材料量进行监督，并采取有效的超罚、节奖的措施，调动其积极性，减少在材料签收与使用中的漏洞，以节约用量。
另外，对工程完工后剩余材料及周转性材料的回收与保管往往被忽视。常常出现工程完工后，剩余材料丢失与损坏现象，对工程收尾工作中的材料清查、回收入库工作缺乏重视，对材料的管理没有做到善始善终，造成了不必要的浪费。因此加强材料管理，强化用量控制，要从材料的采购、保管、使用、回收等各环节入手，达到对材料成本的有效控制。
4 库存控制
库存是企业心中永远的“疼”！ 我们一直追求“零库存”管理目标，但这是一个特殊的库存概念，它并不是储存商品的数量真正为零，而是通过实施特定的库存控制策略，实现库存量的最小化。零库存可以大幅度减少甚至免去仓库存货的一系列问题，如仓库建设、管理费用、存货维护、保管、装卸、搬运费用，存货占用流动资金及库存物的老化、损失、变质等问题。
篇10
作者简介：姓名：颜志成 ，男，教授级高级工程师，主要从事木材、人造板、家具类产品检验；
姓名：陈潆，女，工程师，主要从事木材、人造板、家具类产品检验。
摘要：本文介绍了紫檀、檀香紫檀、染料紫檀木材的名称，宏观构造特征、微观构造特征、木材性质和用途。紫檀、檀香紫檀为同一种木材，拉丁文学名： Pterocarpus santalinus L.F.，中文名称：檀香紫檀，商品名：紫檀木；染料紫檀拉丁文学名为P.tinctoricus Welw.，中文名称：染料紫檀，当条件满足GB/T18107-2000《红木》时，其商品名可称为紫檀木。檀香紫檀、染料紫檀是同属不同种木材， 在宏观特征、微观特征上有一定差异，可作为区分的依据。檀香紫檀、染料紫檀都是制作高级家具等的上等用材，在使用时应对其进行标识。
关键词：红木 紫檀 檀香紫檀 染料紫檀构造特征 用途
中图分类号： S7 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）01（c）-0000-00
中国是最早认识和开发紫檀的国家。紫檀木质紧密坚硬，沉稳、端庄、典雅、尊贵，是最名贵的红木。紫檀在家具历史上独尊与显赫是其他木材无法相比拟的，代表了中国人最深层的文化底蕴。
紫檀为产印度等地的檀香紫檀（Pterocarpus santalinus）[1]。近年来由于檀香紫檀市场货源稀缺，我国从非洲进口以染料紫檀为主的木材，市场称之为：“血檀、非洲小叶紫檀”等，其木材与印度产檀香紫檀相似度极高，且英文商品名称red sanders、red sandalwood与檀香紫檀一致[2]，在使用时把染料紫檀当作檀香紫檀，人们难以易分辨，然而它们间的价格相差甚远。正确区分檀香紫檀和染料紫檀成为当务之急。
本文分析研究了紫檀、檀香紫檀、染料紫檀名称的木材名称由来、植物学名称及木材
分布、木材宏观构造和微观构造特征，为正确区分檀香紫檀、染料紫檀木材提供了科学依据。
1 木材名称的由来
1.1紫檀
史书中有关“紫檀”的记载颇多，有：晋・崔豹《古今注》：“紫檀木，…；亦谓之紫檀。”；唐・《唐本草》：“紫真檀木，…惟不生中华，人间遍有之。”；唐・张彦远《历代名画记・论装背F轴》：“…，贞观，开元中，内府图书一律用白檀身，紫檀首，紫罗F织成带，…，”；唐・王建《宫词》： “黄金捍拨紫檀槽，弦索初张调更高”； 唐・孟浩然《凉州词》： “浑成紫檀今屑文，作得琵琶声入云”；宋・赵汝适《诸蕃志》：“紫者谓之紫檀，轻而脆者谓之沙檀，气味大率相类。”；《宋史・日本国》：“…、紫檀…。”明・王佐《新增格古要论》“紫檀木，出交趾、广西、湖、广，性坚，…近以真者揩粉壁上，果紫；余木不然。”；明・方以智《通雅》：“紫檀即赤檀。”；清・屈大均《广东新语》：“紫檀一名紫榆，来自番舶，以轻重为价。”；等等。
近现代有关紫檀的研究有：陈嵘教授在《中国树木分类学》记载：“紫檀（古今注），紫檀别称红木（江浙）、紫钅荆ü沤褡）、赤檀（本草纲目）、red sandalwood（英）[3]。”；唐耀教授在《云南热带及亚热带木材》写有：“紫檀系世界闻名的红木类[4]。”；王世襄先生《明式家具研究（文字卷）》写道：“明清以来，我国曾大量从印度支那进口紫檀…。”[5]。
《中华本草》（1999版）有“紫檀，别名：紫钅尽⒆险嫣础⒊嗵础⑹こ料恪⒆咸聪恪[6]；《中国蕨类植物和种子植物名称总汇》有“紫檀=紫檀香，紫檀香：P.santalinus，…紫檀。”[7]；《辞源》（2009版）中“紫檀：木名。亦称紫钅尽！[8]。
综上，“紫檀”一名在我国由来以久。
1.2檀香紫檀
紫檀（P.santalinus）和檀香（Santalum album）从植物学和木材学角度看，是毫无关联的两个木种。紫檀产地印度的梵文（Sanskrit）的音译“Chandanam或Chandanum”称为旃檀或紫旃檀，产于印度的檀香木梵文“Chandan或Chandana”之音译为“旃檀”、“真檀”、“震檀”， 紫檀与檀香木的梵文名音译十分相似，又紫檀的商品英文名为red sanders、 red sandalwood，拉丁文学名为P.santalinus，在阿拉伯语中sandal和sander意为檀香。所以把紫檀P. santalinus中文名定为檀香紫檀。
徐永吉教授在《红木的种类及其识别》有：“紫檀…至今一致公认为产印度等地的檀香紫檀（P.santalinus）。”。
因此是把紫檀（P.santalinus）的中文名定为檀香紫檀。
1.3染料紫檀
从资料看，有关染料紫檀的研究记录较少。2004年周默先生提到：也有学者认为应将产于非洲马达加斯加、安哥拉的染料紫檀（P.tinctoricus）列入紫檀木类，其气干密度达1.15g/cm3[9]。
宵迪写有：非洲东部、中部和西南部所出产的染料紫檀（P.tinctorius）有多个变种，其中产地坦桑尼亚的的一个树种色则紫红色紫檀属，密度较高，在我国被叫做“血檀”，利用这种木材制成的家具成品与紫檀木相似10]11]。
目前国内比较一致意见是把“血檀”定为染料紫檀。
2 檀香紫檀、染料紫檀植物学名及分布
2.1 檀香紫檀
从木材名称由来看：明清以来所记录的紫檀与檀香紫檀是相同的一个物种。1782年正式命名紫檀这个物种的拉丁文学名为P.santalinus L.F.，命名人是瑞典博物学家小卡尔・林奈（ Carolus Linnaeus the Younger），在植物学名命名人缩写中记作L.F.。
1918年我国孔庆莱先生在《植物学大辞典》记录了紫檀的学名为P.santalinus L.F. [12]；1944年德国学者Gustav Ecke在其编写的《中国花梨家具图考》中称：“多数专家现在同意把紫檀鉴定为紫檀属的P.santalinus。” [13]；陈嵘教授《中国树木分类学》记录：紫檀学名（P.santalinus，lin）；何天相教授《红木鉴定》有：“…紫檀P.santalinus。”[14]。
近年来我国木材学家对由不同国家提供的檀香紫檀（P.santalinus L.F.）标本、明清紫檀家具残片及从印度进口的檀香紫檀实物样本从木材解剖学的角度进行研究，研究得出明清家具所用的紫檀就是檀香紫檀（P.santalinus）。而且木材学家也形成了较为一致的认识：紫檀就是产于印度的檀香紫檀（P.santalinus）。
国家标准GB/T18107-2000《红木》中规定了“紫檀”中文名为檀香紫檀，拉丁文学名为P.santalinus L.F.[15]。商品名：紫檀木。主要分布：印度南部。
2.2染料紫檀
查《木材工业实用大全（木材卷）》和《世界商品木材拉汉英名称》染料紫檀拉丁文学名为P.tinctoricus Welw. [16]，命名人是奥地利植物学家弗里德里希・维尔维茨（Friedrich Welwitsch），在植物学名命名人缩写中记作Welw.。
南京林业大学木材模式标本上染料紫檀拉丁文学名为P.tinctoricus。
综上：染料紫檀拉丁文学名为P.tinctoricus Welw.。主要分布：赞比亚、坦桑尼亚、莫桑比克、安哥拉等南非国家。
根据GB/T18107-2000《红木》标准当染料紫檀达到紫檀木类必备条件时。商品名可称紫檀木。
3木材特性
3.1木材宏观特征和性质
3.1.1檀香紫檀
散孔材；心边材区分明显，心材新切面红色至紫红，久置转为深紫色或黑紫色；有荧光现象；在肉眼下管孔几乎不见，管孔内含深色树胶；香气很微弱或无；轴向薄壁组织傍管细线状或同心层式；放大镜下木射线可见；弦面具波痕；木材结构甚细至细，纹理交错，有光泽。气干密度1.05～1.26g/cm3。
3.1.2染料紫檀
散孔材；心边材区分明显，心材新切面多为鲜艳红色，久置为深褐色至深紫色（多呈现出酱紫色），管孔内含深色树胶。荧光现象不明显，轴向薄壁组织主为细带状，少数翼状。木射线极细，放大镜下可分辨，弦面波痕可见。结构较细致。纹理直，略交错。气干密度0.85～1.15g/cm3。
3.1.3檀香紫檀、染料紫檀宏观特征和性质比较
檀香紫檀、染料紫檀宏观特征和性质比较见表1
表1檀香紫檀、染料紫檀宏观特征和性质比较
木材名称 材色 荧光现象 气干密度（g/cm3）
檀香紫檀 心材新切面桔红色，久则转为深紫或黑紫 明显 1.05～1.26
染料紫檀 心材新切面多为鲜艳红色，久置为深褐色至深紫色（多呈现出酱紫色） 不明显 0.85～1.15
3.2木材微观特征
3.2.1檀香紫檀
单管孔及少数径列复管孔，导管横断面卵圆形至圆形；管孔内含树胶，导管分子叠生，单穿孔。管间纹孔互列，系附物纹孔。轴向薄壁组织主为同心层型式细线（宽1-2个细胞），且排列规整，薄壁细胞含树胶丰富，叠生；具纺锤形薄壁细胞，木纤维壁甚厚，充满红色树胶和紫檀素；木射线射线单列（偶成对或两列）组织同形单列，叠生。
3.2.2染料紫檀
单管孔，少数短径列复管孔，导管横断面卵圆形至圆形；管孔内含树胶，导管分子叠生，单穿孔。管间纹孔互列，系附物纹孔。轴向薄壁组织主为断续带状（宽1―2个细胞），稀翼状、聚翼状；薄壁细胞含树胶丰富，叠生；具纺锤形薄壁细胞，木纤维壁厚。木射线同形单列，稀成对（成对或两列），叠生。
3.2.3檀香紫檀、染料紫檀微观特征比较
檀香紫檀、染料紫檀微观特征比较见表2
表2檀香紫檀、染料紫檀微观特征比较
木材名称 轴向薄壁组织 木射线射线
檀香紫檀 主为同心层型式细线 单列（偶成对或两列）
染料紫檀 轴向薄壁组织主为断续带状 单列，稀成对（成对或两列）；成对或两列数较檀香紫檀多
4木材用途
檀香紫檀、染料紫檀都是制作高级家具、实木雕刻、工艺品和名贵装饰的上等用材。从木材珍贵程度和人们的喜好程度看：檀香紫檀为制造高级家具的极品木材，染料紫檀逊色于檀香紫檀。
5结语
紫檀、檀香紫檀为同一种木材，系紫檀属，拉丁文学名： P. santalinus L.F.，中文名称：檀香紫檀，商品名：紫檀木。
染料紫檀系紫檀属，拉丁文学名为P.tinctoricus Welw.，中文名称：染料紫檀，当条件满足GB/T18107-2000《红木》规定时，其商品名可称为紫檀木。
当前檀香紫檀、染料紫檀二种木材在市场上的价格相差很大，正确区分它们显得非常重要，它们在宏观特征、微观特征上有一定差异，可作为区分的依据。檀香紫檀、染料紫檀是同属不同种木材，不能混淆，在市场流通上应把它们正确区别开来。
檀香紫檀于1967年起被列入濒危野生动植物种国际贸易保护公约附录II管制的物种，为确保檀香紫檀木材在贸易和生产中的合法来源，檀香紫檀应有产地证明和许可证方可交易，以规避各类风险[17]。
为保护檀香紫檀，价格较低廉的染料紫檀可以作为替代材做重点开发和推广，在使用时应对其进行标识。
参考文献
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[2] 杨家驹 世界商品木材拉汉英名称[M].北京：中国林业出版社，2000.
[3] 陈嵘 中国树木分类学[M] 上海：上海科学技术出版社，1959.
[4] 唐耀 云南热带材及亚热带材[M].北京：科学出版社，1973.
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[6] 中华本草[M].上海：上海科学技术出版社，1999.
[7] 马其云 中国蕨类植物和种子植物名称总汇[M]. 青岛：青岛出版社，2003.
[8] 辞源[M].北京：商务印书馆，2009.
[9] 周默 明清家具的材质研究与鉴定―紫檀 收藏家[J].2004.04.
[10] 霄迪 市场上与紫檀易混淆的木材 家具[J].2010.04.
[11] 霄迪 紫檀之迷 艺术家具[J].2011.06.15
[12] 孔庆莱等.植物学大词典（缩本初版）[M].上海：商务印书馆，1918.
[13] Gustav Ecke中国花梨家具图考[M]. 北京：地震出版社1991
[14] 何天相 红木鉴定 中山大学学报[J].1996.02.
[15] GB/T18107-2000，红木[S] 北京：中国标准出版社，2000.
