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热分析测试技术应用——Application Note ：003 差示扫描量热仪 （DSC）在复合 相变材料应用中的局限性 Limitations of Differential Scanning Calorimetry （DSC） Measurement Using In the Phase Change Composite Materials 上海依阳实业有限公司 上海依阳实业有限公司—— 摘要：本文重点介绍了国际上采用不同厂家 DSC 测试仪器对相变参考材料所进行的对比测试过程及 其测试结果，以期让国内相关从业者真实了解 DSC 测试技术的在相变材料中应用的局限性和实际测试操 作中普遍存在的问题，以利于改善和提高测试技术水平，并对正确使用和选择相应的相变材料热性能测试 方法。 关键词：相变材料，差示扫描量热计，DSC ，热性能，复合相变材料，储热 1. 引言 一个例子，而在原理上对于PCMs 热性能参数的测量都以 相同方式或多或少都依赖于所采用的检测步骤，那么对所 相变材料（Phase Change Materials ，PCM ）在相变过 有检测而言都存在测试的正确性问题。 程中能吸收或释放出大量的潜热。复合相变材料（PCMs ） 是一种热功能复合材料，是将相变材料与不同应用背景的 载体进行复合，并将能量以相变潜热的形式储存在复合载 体内，实现能量在不同时空位置之间的转换。 在相变过程中，PCMs 与环境进行热量交换来达到控 制环境温度和能量利用的目的。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，在航空航 天、太阳能利用、采暖和空调、供电系统优化、医学工程、 军事工程、储热建筑和极端环境服装等众多领域具有重要 的应用价值和广阔的前景。 由于PCMs 在应用中的重要边界条件是温度，所以对 PCMs 热性能的了解在设计和应用中非常必要，相应的对 于这些材料的测试评价则显着十分重要。PCMs 的重要性 能参数主要由比热容、导热系数、密度和粘度等参数随温 图1-1 采用不同加热速率的DSC 测试结果 度的变化关系，所有这些参数是确定热管理系统尺寸或为 从国际上的文献报道来看，采用目前成熟的DSC 技 相关功能性组件开发的必要条件。模拟技术也常被用来分 术对PCM 热性能参数的准确测试评价存在着两方面的不 析各种应用或组件与热管理系统的相互作用关系，如果所 足： 采用的材料性能数据不能用正确的测试方法来描述材料 （1）尽管DSC 测试样品量较小，但其热响应还是会 的行为，那这些模拟分析将没有价值，因此需要准确可靠 取决于测试过程中的升降温速率，理论上要求升降温速率 的材料性能测试评价结果。同时在分析、模拟和试验表征 越小测量准确性越高。 过程中，对于PCMs 可以按复合结构形式分为三级： （2 ）对于大多数PCMs 而言是非均质材料，在多数 （1）材料级 （各种液体、粉体、颗粒和微胶囊形式 情况下DSC 测试所用的小样品不能代表PCM 基混合物或 的PCM ）。 复合材料，同时复合相变材料中的主要成分会干扰 DSC （2 ）系统级 （各种装配有相变材料的部件和系统，