硅藻土基復合相變儲熱材料研究現狀

冷光輝， 秦 月，葉 鋒，于 翔，丁玉龍

（1 中國科學院過程工程研究所-英國利茲大學儲能科學與技術聯合研究中心，北京100190；2 中國科學院過程工程研究所多相復雜系統國家重點實驗室，北京100190；3 中國地質大學，北京100083）

隨著20世紀各發達國家工業化進程的不斷推進，規模經濟不斷擴大，導致自然資源特別是能源資源大量消耗，人類對能源的需求日益迫切。自20世紀70年代以來，傳統能源大量消耗所帶來的能源危機及所產生的環境污染問題，使人們逐漸開始重視提高能源的利用效率并開發具有高效、節能、可再生的新能源，如提高一次化石能源的利用效率，大力開發風能、太陽能、地熱能等新能源。儲熱技術的開發和應用成為實現這一目標的重要手段之一。自19世紀80年代出現儲熱式列車后，人們不斷對儲熱技術進行研究和探索[1]，已大量應用在冶金、玻璃陶瓷工業、煉焦企業、太陽能熱發電及建筑節能等領域[2]。儲熱技術的關鍵是材料，儲熱材料主要包括顯熱儲能材料、潛熱儲能材料（也稱相變材料，PCM）、化學儲能材料和復合儲能材料4大類[3-4]。顯熱儲能是通過加熱介質，使其溫度升高而儲存能量，也稱“熱容式儲能”。潛熱儲能是利用儲熱介質被加熱到相變溫度時吸收大量相變潛熱而儲存能量，也稱“相變式”儲能?；瘜W儲能是利用儲能材料發生可逆化學反應對外吸熱或放熱而實現能量儲存。

硅藻土具有高的比表面積、優良的吸附能力、耐高溫、耐腐蝕的特點，是一種良好的硅酸鹽無機類復合儲熱材料載體。目前，以硅藻土為基體的復合相變儲熱材料受到國內外學者的關注。硅藻土是大自然給予人類的寶貴財富。按形成硅藻土礦的硅藻體來源，可分為湖相沉積型和海相沉積型或稱為鹽水沉積型和淡水沉積型兩種。硅藻是一種個體很小的生物，由于硅藻富有多孔結構，可以吸附其自身質量3～4倍以上的物質，具有過濾、除菌等功能。我國硅藻土資源豐富，資源總量約為4億噸，僅次于美國排世界第二?，F已在我國14個省發現硅藻土礦70 余處。硅藻土礦在我國北方主要分布在吉林、內蒙等地，而南方主要分布在云南、浙江、廣東和四川等地，這也是我國較早開發利用的礦區[5]。

1 硅藻土的結構及性能

硅藻土是由古代單細胞藻類（主要為硅藻）遺骸的沉積經巖石化過程形成的天然礦物原料。硅藻土的化學成分以SiO2為主（占總質量的80%以上），而SiO2本身就是一種良好的耐高溫顯熱儲熱材料。以SiO2為載體的復合儲熱材料也多見報道。硅藻土中SiO2主要結構呈現無定形態，即非晶態，其實是一種無定形膠體：SiO2·nH2O，n 根據產地不同而不同。硅藻土的表面有大量的硅羥基和硅氧基團覆蓋。另外，硅藻土中還含有少量Fe2O3、Al2O3、CaO、K2O、MgO 和有機物等。硅藻土的種類很多，常見的硅藻種類有直鏈藻、圓篩藻、冠盤藻、小環藻和羽紋硅藻等[6]，是一種重要的非金屬礦產資源。其微觀結構如圖1 和圖2所示[6-7]。

圖1 直鏈型硅藻土[6-7]Fig.1 Linear type diatomite[6-7]

圖2 圓盤型硅藻土[6-7]Fig.2 Disk type diatomite[6-7]

硅藻土中無定形態的SiO2是經巖石化過程而形成的一種獨特的多孔結構。SiO2含量越高硅藻土質量越好。一般來說，硅藻土比表面積在40～65 m2/g，其值越大，其具有的物理吸附能力越強；孔徑越大，物質在孔內擴散速率越快。硅藻土在低于900 ℃燒結時比表面積會逐漸增加，當溫度大于900 ℃時，比表面積會急劇減小，因此，硅藻土十分適合作為900 ℃以下使用的高溫復合儲熱材料的載體。硅藻土不溶于氫氟酸之外的強酸，性能穩定，硅藻土憑借其大量有序排列的微孔可以吸附自身質量3～4倍的物質[8]。硅藻土經高溫煅燒后，無定形SiO2會大量的轉化為方石英相，僅有少量的由無定形SiO2轉變來的石英不發生轉化[9]。硅藻土經過400 ℃的熱處理時會失去大部分的結晶水，表面羥基濃度會增大，950 ℃以上時微孔結構會發生塌陷，1000 ℃以上會發生晶型轉變。

2 硅藻土基復合儲熱材料研究概述

2.1 復合儲熱材料的種類

復合儲熱材料的種類和分類方法很多，按照相變溫度范圍分類是一種重要的方法，雖然在不同領域這個溫度界限劃分不同，也沒有明確的溫度范圍，但實際應用中在選擇儲熱材料時，首先要考慮材料的使用溫度范圍是否合適。因此，本文按照相變溫度的范圍將儲熱材料分為低溫（100 ℃以下）、中溫（100～400 ℃）、高溫（400 ℃以上）3 類復合儲熱材料。

復合儲能材料是由相變材料和載體基質組成，相變材料提供大量的潛熱，載體材料支撐相變材料，當相變材料發生相變時，保證其不泄露，使相變材料存在于一個獨立的空間中，減小對容器的腐蝕，甚至可以不需要容器，避免了容器傳熱時的界面熱阻，提高了效率，降低了系統成本，同時還可以提供部分顯熱。它綜合了單一顯熱材料和相變材料的優點，克服了兩者的缺點。復合儲熱材料載體一般要求具有以下特點：① 與復合相變材料具有良好的潤濕性能和相容性能，兩者在制備和使用過程中均不發生強烈的化學反應；② 具有較強的吸附能力，能形成多孔網格結構，保證相變材料不溢出，不泄露；③ 具有一定的常溫和高溫強度，在使用過程中，當相變材料發生相變時，能支撐復合材料的形狀，使其不破損；④ 具有較好耐高溫性能和抗熱震性 能，多次發生冷熱循環后，不發生開裂粉化等現象；⑤ 無腐蝕性、不易燃易爆、不易揮發；⑥ 具有較好的加工和成型性能，易于制備出樣品；⑦ 材料易得，成本低廉。可以作為復合儲熱材料載體基質的材料有很多，如硅酸鹽、金屬、高分子聚合物、石墨、活性炭等。相變材料主要有無機鹽類、水合鹽類、金屬類及有機高分子類。表1[10]為幾種常見的硅酸鹽無機類載體材料，表2[10-13]為常見的相變 溫度在室溫以上可以作為復合儲熱材料的相變 材料。

表1 復合儲熱材料載體材料的物理性能Table 1 Physical properties of carrier materials for thermal energy storage

表2 幾種相變材料的熱物性能Table 2 The thermophysical properties of selected PCMs

續表

2.1.1 低溫復合儲熱材料

20世紀70年代末，通用公司便開始了相變微膠囊低溫復合儲熱材料的研究，將這種復合儲熱材料應用在熱流體中，增加流體的熱傳輸性和儲熱性，但由于沒有解決好強度問題，這項研究被迫停滯。直到1982年，隨著高強度相變微膠囊儲熱材料的出現[14]，重新推動了這種復合儲熱材料的研究。其中美國Triangle 研究與發展公司（TRDC）先后承擔了29項與之相關的科研項目，很快使這種微膠囊式低溫復合儲熱材料在航空、軍事、紡織、新能源等領域得到廣泛應用。20世紀90年代，Goynes 等[15]將水和無機鹽與聚乙二醇和脂肪醇填充在中空纖維內，并將這種儲熱材料應用在滑雪服和手術服中。后來Fang 等[16]利用溶膠-凝膠法，將石蠟作為相變材料封裝在以SiO2為基體的微膠囊中，制備了形狀穩定的復合相變材料。經觀察石蠟可以很好地被封裝在SiO2基體中。當石蠟的質量分數為87.5%時，相變材料熔化溫度為58.37 ℃、相變潛熱為165.68 kJ/kg。Mettawee 等[17]采用向相變材料石蠟中加入Al2O3粉末的方法來解決其熱導率低的問題。當加入Al2O3粉末的質量分數為0.5%時，復合材料的導熱性能最佳。通過太陽能集熱器來測試其導熱性，結果表明，與純石蠟相比，加入Al2O3的復合相變儲熱材料吸熱時間減少約60%，放熱速率也明顯提高。Sari 等[18]使用高密度聚乙烯為支撐材料，石蠟為相變材料制備了形狀穩定的復合儲熱材料。研究表明，添加77%的石蠟時，仍可保證石蠟不從基質中泄露，熔點和相變潛熱會較石蠟略有下降。Jin 等[19]采用正 十九烷作為相變材料，硅膠為殼體，在不需要分散劑和表面活性劑的條件下采用一步法制備了相變膠囊，該膠囊相變潛熱為124.7 J/g，相當于純正十九烷相變潛熱的65%。當把這種相變膠囊加入水中制成10%（質量分數）的懸浮液，導熱系數為0.55 W/(m·K)，較添加相同質量聚合物相變膠囊懸浮液導熱系數提高了2%。

2.1.2 中溫復合儲熱材料

隨著人們對新能源及提高能源利用和轉化效率研究的不斷進步，中高溫儲熱材料的研究也相應得到快速發展。其中，中溫儲熱材料采用的相變材料主要是硝酸鹽、氯化鹽、氟化鹽、氫氧化物及它們的復合物。由于高溫時氯化鹽、氟化鹽及氫氧化物具有極強的腐蝕性，很難采用金屬、硅酸鹽類載體與之復合，通常采用聚四氟乙烯等耐高溫高分子材料將其包裹或制成容器將其封裝[20]。Pincemin 等[21]以石墨為基體復合NaNO3/KNO3共熔鹽制備了中溫相變復合儲能材料。該儲熱材料儲熱溫度在200～300 ℃，具有較好的導熱性能，但經過200 次熱循環后發現材料的熱焓變化受到石墨結構的影響。Randy 等[22]也利用石墨與硝酸鹽復合制備了中溫復合儲熱材料，研究了直接浸漬法、冷壓、熱壓等不同制備工藝對樣品導熱性能的影響。結果表明，石墨對樣品導熱性能有顯著提高作用，但制備方法對復合材料微觀結構和導熱性能影響顯著。采用浸漬法制備的樣品中石墨以層狀結構分布，而壓制成型法中石墨以隨機狀態分布。采用壓制成型制備的樣品導熱系數隨熱循環次數的變化而改變，是一種動態體系，但這種影響并不明確，需要進一步研究。Zhao 等[23]研究了泡沫金屬及石墨與NaNO3復合儲熱材料的性能，并得出了載體材料孔隙率與導熱性能及儲熱密度之間的關系。驗證了金屬泡沫、膨脹石墨在高溫儲熱系統中具有強化換熱的作用。實驗結果表明：減小載體的孔隙率和孔徑，有利于提高復合儲熱材料的導熱性能，但會導致復合的PCM減少，影響整體的儲熱量。當溫度在250～290 ℃時，由于載體高導熱率增強相變材料之間的熱傳導，金屬泡沫和膨脹石墨分別提高系統總體導熱率的2.1倍和1.9倍。張燾等[24]研究了膨脹石墨與硝酸鹽復合得到的復合儲熱材料的性能，研究表明：膨脹石墨的加入使鹽的相變潛熱略有減少，相變溫度略有降低。路陽等[25]在熔鹽相變儲熱材料研究進展中提到KNO3與NaNO3二元熔鹽的熱性能，結果表明，當KNO3與NaNO3的質量比為2∶3 時，其熱穩定性最好，混合鹽熔點為454 ℃。在硝酸鹽中加入適合的添加劑時可提高混合熔鹽的高溫穩定性，并能減少2NO-的損失。

2.1.3 高溫復合儲熱材料

20世紀80年代末90年代初美國Randy 和Terry等[26-27]采用壓制成型制備了Na2CO3-BaCO3/MgO復合儲能材料模塊，對其配方、制備工藝和該復合材料構建的儲熱系統整體性能進行了研究。結果表明，質量比為80%的Na2CO3-BaCO3與20%的MgO復合制備的儲熱材料樣塊在850～75 ℃內經過22 次冷熱循環，熱失重率為1%，密度變化1%，樣品完好無損，熱性能變化較小，具有良好的冷熱循環穩定性。該系統在儲熱式燃燒窯爐上應用可節能約45%。1990年初，德國Gluck 等[28]和Hahne 等[29]利用20%～50%的Na2SO4與石英砂復合在70 MPa 的壓力下采用壓制成型制備了儲熱磚，樣品的燒成溫度為1000 ℃，保溫2 h，研究表明，含20%（質量分數）Na2SO4的復合儲熱材料的儲熱密度是相同體積純石英陶瓷的2.5倍。20世紀90年代中期，德國Tamme 等[30]采用壓制成型、混合燒結工藝，制備了Na2SO4/SiO2、BaSO4/MgO、Na-Mg-SO4/SiO2和Na2SO4/ MgO 等系列圓柱形和長方體復合儲熱材料，這些復合儲熱材料具有較好的力學穩定性能、化學性能和熱物理性能，其中Na2SO4/SiO2復合儲熱材料密度為2.0 g/cm3、潛熱約80 kJ/kg、比熱容約1.1 kJ/(kg·℃)、儲能密度為200 kJ/kg。美國Karaipekli 等[31]采用混合燒結法制備了Na2SO4/SiO2復合儲熱材料，該材料應用在填充式儲熱床中，儲熱能力比 ZrO2陶瓷儲熱球高出很多。且Na2SO4/SiO2復合儲能材料中存在相變潛熱儲熱，放熱過程中溫度變化更小，系統輸出熱能更穩定，而傳統的ZrO2陶瓷儲熱球只有顯熱儲能。

我國在20世紀末開始了顯熱/潛熱復合相變儲熱材料的研究。張仁元等[32-33]于1990年初采用混合燒結法制備了Na2CO3-BaCO3/MgO、Na2SO4/SiO2等顯熱/潛熱復合相變儲能材料，研究了不同含量相變材料對材料性能的影響，研究表明，相變材料的含量不僅與載體材料性能有關，還取決于它們之間的化學相容性及黏結劑性能。李愛菊等[10]研究了Na2SO4/SiO2復合儲熱材料高溫穩定性。研究以SiO2為載體，Na2SO4為相變材料，經過1000 ℃燒結得到熱力學性能穩定的復合相變儲熱材料。研究表明：當Na2SO4含量為 50%、經100 次熱循環后，Na2SO4/SiO2復合儲熱材料熱失重率低于1.26%，潛熱值降低6.19%，且復合材料具有較好的抗熱震性能。張興雪等[34]采用MgO 與多種無機鹽進行復合，燒結后樣品經XRD 檢測證明，Na2CO3與MgO 載體未發生化學反應，具有較好的相容性能，TG-DTA檢測其在845 ℃能夠發生相變，出現明顯的吸熱峰，具有良好的儲熱能力。王永軍等[35]通過粉末燒結法制備了Na2SO4/MgO 儲熱材料，成型壓力為6 MPa，燒結溫度為900～1000 ℃，保溫15 min，研究表明，當MgO 與Na2SO4的質量比為7∶3 時，載體和相變材料具有良好的相容性，且儲熱密度較大，儲熱換熱速度較快。吳建鋒等[36]采用熔融浸漬法制備了NaCl/SiC 復合儲熱材料。該儲熱材料具有較好的熱穩定性，相變材料與載體相容性能良好，復合材料的相變溫度為801.6 ℃，相變潛熱為157.9 kJ/kg，熱導率5.6 W/ (m·K)（720～820 ℃），適合高溫儲熱的要求。冷光輝等[37]采用紅柱石、滑石、γ-Al2O3制備的莫來石-堇青石質陶瓷載體，再封裝K2SO4、NaCl 等相變材料制備了陶瓷/無機鹽復合儲熱材料，該復合儲熱材料能將相變材料安全地封裝在陶瓷載體中，抗熱震性能良好，封裝20%（質量分數）的K2SO4后儲熱密度達到987.7 kJ/kg（0～1080 ℃），封裝16%（質量分數）的NaCl 后儲熱密度達到796.40 kJ/kg（0～810 ℃）。

2.2 復合儲熱材料的制備方法

制備復合儲熱材料的目的是將儲熱材料制成獨立的小單元或模塊。制備方法主要有混合燒結法、多孔介質浸漬法、微膠囊法等。

2.2.1 混合燒結法

混合燒結法通常是將載體材料和相變材料磨碎到一定粒徑后，充分混合均勻，再壓制成需要的形狀，在一定溫度下燒成。一般要求載體材料經過燒成后具有微孔網格結構，使相變材料熔融后能通過毛細孔作用力保留在載體材料內，圖 3 為Na2CO3/MgO 復合儲熱材料的微觀結構圖[39]?？梢钥闯?，Na2CO3填充了MgO 載體形成的網格結構內部，這種結構有助于通過毛細孔力將Na2CO3吸附在材料內部，保證發生相變時不泄露，同時，由于相變材料填充了材料內部的氣孔，使材料的致密度更高，有助于提高導熱性能。陶瓷、SiO2、Al2O3、MgO、SiC、硅藻土、珍珠巖、膨脹石墨、活性炭等硅酸鹽類非常適合用于該方法中的載體材料。前 面介紹的中高溫儲熱材料大多采用這種方法。這種方法的優點是：① 由于載體的支撐和吸附作用，保證復合材料的形狀和相變材料在熔融時不泄漏，具有較好的安全性和較寬的使用溫度范圍；② 工藝流程簡單，生產效率高，易于控制，便于實現工業化生產；③ 產品容易根據需要制備不同的形狀。缺點是有時載體的燒結溫度與無機鹽或共晶鹽等相變材料的熔點和氣化溫度點存在矛盾，導致樣品強度不 夠而無法使用，或在混合燒結過程中因融鹽的流動而導致其偏聚或在某局部區域富集，這也將會影響到復合儲能材料的力學和熱物理性能。因此在采用這種方法制備儲熱材料時要篩選合適的相變材料和載體材料，并控制好制備工藝流程的每一個環節。

圖3 混合燒結工藝制備的Na2CO3/MgO 復合儲熱材料微觀結構圖[39]Fig.3 Microscopic image of Na2CO3/MgO composite thermal storage materials produced by the mixing sintering process[39]

2.2.2 浸漬法

浸漬法也稱吸附法，采用該方法制備復合儲熱材料首先是由德國的Steiner[39]提出的。浸漬法是先將具有多孔結構的載體材料制備好，再將載體浸漬在液態的相變材料中，在微孔中充分吸收相變材料。利用載體中微孔的毛細管效應，使相變材料可靠的儲存在載體中。圖4、圖5 分別為硅藻土載體和吸附了相變材料硅藻土的微觀形貌圖[40]，可以看到大量相變材料被硅藻土吸附。根據Laplace 方程，毛細管作用力的表達式為

式中，P、γ、r、θ 分別代表毛細管作用力、表面張力、孔徑、潤濕角。從式(1)中可以看出，只有當θ ＜90°，P＞0，毛細孔作用力促進浸漬的發生，即熔融的相變材料能與載體材料潤濕時，這種浸漬過程才能發生。同時可以看出，當θ 一定的情況下，r 越小，P 越大，浸漬過程越容易發生，因此采用該方法制備儲熱材料時應滿足：① 相變材料熔融時與載體能潤濕；② 載體材料中的毛細管半徑盡量小。載體還應具有良好的熱物理性能、化學性能、相容性能和力學性能。可供選擇的有多孔陶瓷、多孔石墨、硅藻土及其它多孔黏土等。

2.2.3 微膠囊法

圖4 硅藻土微觀形貌[41]Fig.4 Microstructure of diatomite surface[41]

圖5 吸附了相變材料的硅藻土[41]Fig.5 Diatomite with absorbed PCMs[41]

微膠囊技術是從醫藥、紡織、食品加工等領域借鑒過來的制備技術，是將相變材料封存在一種微型膠囊內成為一種固體微粒的技術。相變材料在內 部發生相變，膠囊外殼保持固態，保護相變材料不泄露，不與外界接觸。圖6 為微膠囊儲熱材料示意圖。微膠囊法中最常用的有復凝聚法、噴霧干燥法、界面聚合法和原位聚合法。

圖6 微膠囊相變儲熱材料示意圖Fig.6 A schematic diagram of microencapsulated phase change thermal storage material

2.3 硅藻土基復合相變儲熱材料研究現狀

由于硅藻土所具有的特殊的結構和優良的高溫物理性能，國內外學者以其作為復合相變儲熱材料的載體進行了大量研究。硅藻土特殊的微觀機構，對相變材料有較強的吸附作用。Karaman 等[41]研究了聚乙二醇/硅藻土定形相變儲熱材料。聚乙二醇分布在質量分數為50%的硅藻土中，相變溫度點為27.7 ℃，相變潛熱為87.09 J/g，經過多次熱循環后，該復合儲熱材料就有一定的化學和物理穩定性能。Nomura 等[42]利用赤藻糖醇（Erythritol）為PCM，硅藻土為載體，采用真空自發浸滲方法，制備了赤藻糖醇/硅藻土無機鹽/陶瓷基復合相變儲能材料。研究結果表明，液態赤藻糖醇能完全填充多孔硅藻土陶瓷的孔隙內，復合材料的相變熱能夠達到純赤藻糖醇理論相變熱（294.4 J/g）的83%；多孔材料的孔徑越小，PCM 的熔點越低；經過4 次熱循環 （150 ℃～室溫）使用后，相變材料的質量損失了25%。Sari 等[43-44]用石膏、水泥、硅藻土和珍珠巖等為載體，采用吸附法制備出了含有不同有機物的復合相變材料。這些材料的熔點在20～35 ℃，相變潛熱在38～126 J/g。在其工作溫度范圍內，這種材料具有良好的熱穩定性和化學穩定性。另外，他們也指出了脂肪酸酯基復合相變材料復合硅藻土制備出復合相變儲熱材料之后，其儲能效率根據相變材料的不同均有不同程度的提高。

我國也對硅藻土基復合儲熱材料進行了探索，丁銳等[45]以月桂酸/葵酸（7∶3）為相變材料，硅藻土為載體制備了復合相變儲熱材料，硅藻土與相變材料的質量比為1.75∶1，復合儲熱材料的相變溫度為21.31 ℃，相變潛熱為153.71 J/g，適合用于建筑墻體節能。Li 等[46]研究了二元脂肪酸/硅藻土相變儲熱材料的制備和儲熱性能。該研究以癸酸、月桂酸、棕櫚酸和硬脂酸等脂肪酸采用浸潤法與硅藻土基體結合，復合了6 種不同的脂肪酸/硅藻土基定形相變儲熱材料。制備出的癸酸、月桂酸/硅藻土相變儲熱材料可以滿足建筑中對相變儲熱材料熔點的要求。王佼等[47]研究了硅藻土負載復合相變儲能材料的制備工藝。以硬脂酸丁酯和硬脂酸甲酯為相變體，制備了硅藻土負載復合相變儲能材料。用硬脂酸丁酯和硬脂酸甲酯為相變材料，在煅燒溫度為350 ℃，煅燒時間為3 h 時，硅藻土負載復合相變儲能材料性能較好。硅藻土基相變材料的適宜負載量為50%，負載溫度為90 ℃，負載時間為20 min。孫躍枝等[48]研究了石蠟/改性硅藻土復合相變儲能材料的制備工藝及性能。研究用無水乙醇為溶劑的溶液插層法制備了石蠟/改性硅藻土復合相變儲能材料，結果表明，復合相變儲能材料中石蠟的適宜含量為65%，此時相變溫度為53.7 ℃，相變潛熱為147.93 J/g，復合材料具有良好的熱穩定性和兼容性。席國喜等[49]以硬脂酸為相變材料，改性硅藻土為載體，無水乙醇為溶劑，采用溶液插層法制備了硬脂酸/改性硅藻土復合相變儲能材料，結果表明，復合相變儲能材料中硬脂酸的質量分數為65%時，相變溫度為61.6 ℃，相變潛熱為142.87 J/g，復合材料具有良好的熱穩定性和相容性。

2.4 硅藻土的應用現狀

在應用方面，以硅藻土為載體的儲熱材料制成的保溫磚、保溫粉料[50]等已廣泛應用于化工、冶金、電力、通訊和建材等領域。我國自20世紀80年代以來，成功研制出了高墻保溫磚并在實際生產生活中大量應用，逐漸取代了進口產品。因硅藻土質輕，硅藻土墻體材料可以有效的減少建筑物重量，從而提高抗震強度。

我國生產的硅藻土產品以燒結型空心磚為主，于乾等[51]總結了輕骨料的產量及應用情況，其在建筑方面的應用提高了建筑墻體的保溫效果，節約了能源。但因強度低，只能用作內隔保溫填充材料。20世紀90年代初期，我國成功制備出了硅藻土通訊電纜防火管道，被原郵電部列為指定產品。肖力光等[52]分析了硅藻土的加入對氯氧鎂水泥性能的影響。實驗結果表明，經熱處理后加入硅藻土的氯氧鎂水泥抗水性能可大大提高。當硅藻土的質量分數達到15%時，氯氧鎂水泥軟化系數可達0.97，抗壓強度可達101.6 MPa，并且大大減輕了制品的返鹵現象。

日本、丹麥等國家的硅藻土板材廣泛用作建筑材料。Fragoulisa 等[53]和Antonides[54]以硅藻土為原料，鋸末、蛭石等為添加物在1100 ℃燒結制備硅藻土輕骨料，其強度和密度等指標都可達到生產應用的標準。Imaz 等[55]研制的硅藻土水泥等新型制品具有比普通水泥更高的保溫性能，并已開始生產應用。

3 結語與展望

硅藻土基復合相變儲熱材料，充分利用了硅藻土多孔性、表面活性高和相變材料儲熱密度大、應用溫度范圍廣等特點，同時兼備顯熱儲熱和潛熱儲熱的特點，可顯著提高能源的利用效率。隨著研究的深入，將會發展出更多以硅藻土為基體的復合相變儲熱材料，適用于各種生活生產條件。硅藻土基復合相變儲熱材料有望在建筑節能、太陽能、風能、余熱利用等方面發揮巨大的作用，使人類更加高效地利用能源，在解決能源危機中扮演重要角色。

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