礦物基載體功能材料調(diào)溫調(diào)濕性能研究進(jìn)展

張?chǎng)瘟?，蔣達(dá)華，廖紹璠，費(fèi)華

(江西理工大學(xué) 建筑與測(cè)繪工程學(xué)院，江西 贛州 341000)

近年來(lái)隨著人們對(duì)建筑節(jié)能和室內(nèi)熱濕環(huán)境愈來(lái)愈重視，開(kāi)發(fā)調(diào)溫、調(diào)濕材料逐步成為復(fù)合型建筑功能材料研究和應(yīng)用領(lǐng)域的熱點(diǎn)。由于無(wú)機(jī)礦物材料具有均勻分布的微孔、較高的孔隙率和發(fā)達(dá)的比表面積[1]，微小孔隙結(jié)構(gòu)可作為相變材料和水分的存儲(chǔ)空間，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和功能材料領(lǐng)域。利用微孔毛細(xì)作用吸附相變材料制備成定形復(fù)合相變材料能有效減小建筑室內(nèi)溫度波動(dòng)，降低建筑能耗。此外，非金屬礦物材料的孔道層間能吸附一定量的水蒸氣分子，在一定條件下水蒸氣又可以釋放脫離材料，能有效調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度，因而是制備復(fù)合調(diào)濕材料的主流原料。目前對(duì)調(diào)溫調(diào)濕雙功能材料研究較少，更多的是多孔基復(fù)合相變蓄熱材料或無(wú)機(jī)礦物復(fù)合調(diào)濕材料單方面研究。

本文以礦物基載體功能材料為對(duì)象，介紹了硅藻土、海泡石、膨潤(rùn)土等無(wú)機(jī)礦物材料的特點(diǎn)及改性制備工藝，著重對(duì)多孔基載體功能材料的調(diào)溫、調(diào)濕性能研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，進(jìn)行調(diào)溫調(diào)濕雙功能材料的可行性分析，并對(duì)其研究前景進(jìn)行展望。

1 非金屬礦物載體特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

由于非金屬礦物種類(lèi)繁多且價(jià)格低廉，無(wú)需復(fù)雜加工就能制造出大孔容積、高比表面積、寬孔徑范圍的多孔載體功能材料，在調(diào)溫、控濕和防治環(huán)境污染等領(lǐng)域均能發(fā)揮重要作用。非金屬礦物具有價(jià)格低廉、二次污染小及重復(fù)使用性高、環(huán)境協(xié)調(diào)性高，是一種天然的綠色材料，符合建筑材料的安全衛(wèi)生要求。

1.1 非金屬礦物的熱物性

熱導(dǎo)率是影響相變材料儲(chǔ)熱的重要因素，它將直接影響相變材料的熱響應(yīng)速率。絕大多數(shù)純脂肪酸相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)非常低，一般在0.1～0.2 W/(m·K)之間，需要采取一系列強(qiáng)化傳熱措施，才能提高相變材料潛熱儲(chǔ)能效率[2]。土壤中的礦物材料具有SiO2，因此有較高的比熱，可達(dá)到750～960 J/(kg·K)[3]，將多孔礦物材料進(jìn)行簡(jiǎn)單加工處理作為封裝相變材料的介質(zhì)骨架，能增強(qiáng)其傳熱能力和導(dǎo)熱均勻性。如多孔石墨骨架的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到160 W/(m·K)[4]，以膨脹石墨為多孔基體，采用“熔融吸附-模壓成型”的方法制備石墨/硬脂酸定形相變儲(chǔ)能復(fù)合相變材料，其徑向?qū)嵯禂?shù)可達(dá)到19.6 J/(kg·K)，導(dǎo)熱系數(shù)足足提高了110倍[5]。富含SiO2的硅藻土、海泡石、膨潤(rùn)土等同樣能有效提高復(fù)合相變材料的熱導(dǎo)率。隨著硅藻土添加量的增加，月桂酸-癸酸/硅藻土復(fù)合相變材料的熱導(dǎo)率逐漸上升，當(dāng)硅藻土添加量超過(guò)15%時(shí)，復(fù)合相變材料的熱導(dǎo)率為純脂肪酸的2倍[6]。為避免粘土礦物多孔骨架導(dǎo)熱增益效果有限，可添加少量膨脹石墨，就能顯著提高復(fù)合材料的熱能儲(chǔ)存和釋放效率[7]。

1.2 非金屬礦物的微孔結(jié)構(gòu)及活化處理

一些無(wú)機(jī)礦物材料的孔結(jié)構(gòu)特征見(jiàn)表1。

表1 部分無(wú)機(jī)礦物材料的孔結(jié)構(gòu)特征Table 1 The pore structure of some inorganic mineral materials

由表1可知，硅藻土、海泡石、膨潤(rùn)土等非金屬礦物具有層狀或微孔狀的孔隙結(jié)構(gòu)，寬孔徑范圍，并且有較大的比表面積，滿足負(fù)載相變材料的需求，較大的表面張力和毛細(xì)作用力可以減少相變材料泄漏的可能性。同時(shí)，非金屬礦物又具有陽(yáng)離子的可交換性[17]，因此可作為調(diào)濕材料。

非金屬礦物負(fù)載相變材料容量和濕容量可以通過(guò)表面活化處理得到改善，主要是通過(guò)物理或化學(xué)手段提高材料的層間距和比表面積。物理方法應(yīng)用最廣泛的是焙燒法[18]，在不改變材料原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)高溫焙燒，去除孔道內(nèi)的有機(jī)物、少量水分以及其它雜質(zhì)，進(jìn)而提高材料的孔隙率，拓寬孔徑和比表面積，增大吸附容量。但需要注意的是，900 ℃以上的焙燒溫度對(duì)部分礦物材料有損壞作用。化學(xué)方法常用的有酸浸法、鹽改法、有機(jī)改性法。酸浸法是利用酸溶液與原礦材料的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等金屬氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性的物質(zhì)，洗滌過(guò)濾得到高純的礦物材料。如采用15%HCl處理海泡石，改性后的比表面積為原礦材料的近3倍[19]。酸浸法可以有效提高材料孔隙容量和比表面積[20]，但酸溶液和洗滌蒸餾水需求量大，并且酸溶液使用過(guò)度時(shí)會(huì)導(dǎo)致孔道部分坍塌，從而影響吸附能力。鹽改法是利用鹽溶液的金屬陽(yáng)離子和礦物材料的硅氧體負(fù)電荷能保持穩(wěn)定的作用，使陽(yáng)離子具有能交換的性質(zhì)，提高材料吸附水蒸氣的能力，同時(shí)增大材料的孔隙容量。如采用NaCl溶液浸泡膨潤(rùn)土，隨著浸泡溶液濃度的增加，比表面和表面分維有先增大后減小的趨勢(shì)[21]。有機(jī)改性法是指在礦物表面包覆功能性有機(jī)分子，提高其表面憎水性、親油性及層間間距。常見(jiàn)有機(jī)改性劑主要有C19H42BrN(CTAB)、(C8H16NCl)n、聚乙烯酯、HO(CH2CH2O)nH有機(jī)低聚物，C3H4O2、C4H6O2等不飽和有機(jī)酸。采用10%CTAB對(duì)硅藻土進(jìn)行有機(jī)改性，吸附量提高了35.68%[22]，采用有機(jī)插層方法分別對(duì)膨潤(rùn)土和蛭石進(jìn)行改性，前者層間距由原土的1.38 nm增大到2.10 nm[23]，后者則是從1.43 nm增至3～9 nm[24]。

綜上所述的幾種表面結(jié)構(gòu)活化處理方法，均是為了進(jìn)一步豐富層狀礦物的孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積，優(yōu)化相變材料和水蒸氣分子的支撐基體。值得一提，應(yīng)當(dāng)注意把控改性條件，否則會(huì)取得適得其反的效果。

1.3 非金屬礦物材料的物質(zhì)穩(wěn)定性

非金屬礦物材料轉(zhuǎn)化固化成功能型建筑板材時(shí)，需要充分考慮復(fù)合功能材料的力學(xué)強(qiáng)度和使用壽命。非金屬礦物材料具有天然熱穩(wěn)定性，在高溫和強(qiáng)酸條件下，有良好的物質(zhì)穩(wěn)定性，不易發(fā)生化學(xué)變化，與相變材料和其他建筑材料有良好的化學(xué)兼容性。由前文可知，大部分非金屬礦物材料中Si和Al兩種元素所占比例較大，與傳統(tǒng)建筑工程材料成分上相近，確保它在建筑材料當(dāng)中能正常運(yùn)用。白濤等[25]以硅藻土、消石灰和水為主要原料，通過(guò)模壓成型、水熱固化等工藝，得到一種硅藻土基輕質(zhì)建筑板材，并證實(shí)密度為0.50 g/cm3時(shí)其力學(xué)強(qiáng)度與石膏天花板相當(dāng)。王東旭[26]通過(guò)正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定水泥砂漿中沙子、水泥、水、硅藻土基定形相變材料和減水劑的最佳配合比。Sar[27]通過(guò)上千次冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，證實(shí)膨潤(rùn)土基定形相變材料仍保持良好的熱力學(xué)性質(zhì)，未出現(xiàn)明顯泄露現(xiàn)象，形態(tài)與未進(jìn)行熱循環(huán)前相差無(wú)異。目前對(duì)于多孔材料吸脫濕循環(huán)性能研究相對(duì)較少，但是從呂榮超[28]的研究結(jié)果可以看出，多孔礦物材料每循環(huán)一次其吸濕量皆比前一次小，說(shuō)明其吸放濕能力隨著循環(huán)次數(shù)的增加會(huì)減弱，這是因?yàn)椴牧系拿摑窳啃∮谧陨淼奈鼭窳?，但是吸附能力沒(méi)有發(fā)生明顯的下降趨勢(shì)，表明礦物基多孔材料調(diào)節(jié)濕度能力滿足重復(fù)性使用要求。

2 非金屬礦物基調(diào)溫復(fù)合材料

建筑應(yīng)用的最廣泛的調(diào)溫復(fù)合材料是多孔基復(fù)合相變材料，它是指多孔礦物材料對(duì)相變材料進(jìn)行定型封裝再加入到建筑材料，根據(jù)相變材料發(fā)生相變吸放熱的特性，可以降低室內(nèi)溫度波動(dòng)，達(dá)到隔熱保溫的目的。定形復(fù)合相變材料加入水泥砂漿可吸收水泥水化過(guò)程產(chǎn)生的水化熱，防止建筑表面熱裂縫現(xiàn)象的發(fā)生[26]。

多孔礦物材料對(duì)相變材料的封裝制備方法主要有真空吸附(浸漬)法[29]、液相插層法[30]及熔融插層法[31]。真空吸附法是將載體加入到錐形瓶中進(jìn)行真空處理，達(dá)到真空度后，加入熔融狀態(tài)的相變材料，進(jìn)行吸附處理一段時(shí)間。液相插層法是通過(guò)有機(jī)或無(wú)機(jī)溶劑將相變材料溶解，將載體材料加入到該混合液，相變材料能夠吸附在載體材料的孔隙結(jié)構(gòu)中，加熱待溶劑揮發(fā)后即可形成復(fù)合材料。熔融插層法是將相變材料與載體進(jìn)行熔融共混，利用孔隙結(jié)構(gòu)的表面張力和毛細(xì)管作用力，使相變材料能轉(zhuǎn)移進(jìn)入載體的孔隙之間，形成相變復(fù)合材料。這些方法都是將相變儲(chǔ)熱材料嵌入到非金屬礦物材料的微孔隙結(jié)構(gòu)，對(duì)相變材料起到密封作用，防止其受熱液化產(chǎn)生宏觀流動(dòng)，減小泄漏的可能性。

2.1 硅藻土基復(fù)合相變材料

硅藻土是由古代硅藻的遺骸沉積而成，表面布滿孔隙，可吸附自身質(zhì)量3～4倍的物質(zhì)，它具有疏松多孔、密度小、比表面積大等特性，表明其有優(yōu)良的吸附能力。同時(shí)具備耐高溫、耐腐蝕的特點(diǎn)，與水泥混凝土相容性好，因此以硅藻土為基體的調(diào)溫調(diào)濕功能性材料一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。

Jeong等[32]采用真空浸漬法將正十六烷、正十八烷和石蠟分別嵌入到硅藻土孔內(nèi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)相變材料含量為50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，定形相變材料無(wú)泄漏現(xiàn)象，具有良好的形狀穩(wěn)定性，它的耐熱性甚至優(yōu)于純相變材料。錢(qián)婷婷[33]采用水熱還原法和溶液共混法在硅藻土表面分別修飾Ag顆粒和碳納米管，并嵌入液態(tài)聚乙二醇，導(dǎo)熱率分別提高了240%和260%，PEG的過(guò)冷度也得到一定程度降低，更適用于建筑節(jié)能材料領(lǐng)域。

硅藻土因質(zhì)輕、多孔、吸附性和滲透性強(qiáng)及阻尼性能好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、冶金、建筑業(yè)和廢水廢氣處理。硅藻土是生產(chǎn)輕質(zhì)高強(qiáng)墻體的絕佳原材料，在保證墻體力學(xué)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，硅藻土可有效降低建筑物質(zhì)量，進(jìn)而提高房屋抗震強(qiáng)度。我國(guó)20世紀(jì)80年代已研制并推廣使用安全使用溫度為900 ℃的硅藻土基保溫磚，今后結(jié)合相變磚塊制作技術(shù)，可進(jìn)一步提高保溫磚的隔熱性能。

2.2 海泡石基復(fù)合相變材料

海泡石是一種長(zhǎng)纖維狀富鎂硅酸鹽礦物，在高溫下不燃燒，物質(zhì)結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定，是性能極佳的保溫材料，適用于航空、航天等特殊領(lǐng)域。海泡石具有兩層硅氧四面體，還有中間一層氧鎂八面體，水分子和可交換的陽(yáng)離子位于層狀結(jié)構(gòu)單元上下相間與鍵平行的孔道[28]。該特殊孔道可有效吸附相變材料，從而制備海泡石基復(fù)合相變材料，進(jìn)而加入到相關(guān)建筑材料。筆者曾采用液相法制備硬脂酸/海泡石復(fù)合相變儲(chǔ)能建筑材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該復(fù)合材料儲(chǔ)熱性能大、耐熱性能良好，有效阻止和延緩熱量流出或流入建筑室內(nèi)[34]。Shen等[35]采用真空浸漬法將月桂酸浸漬到改性海泡石中，研究了煅燒、堿浸和鹽酸處理對(duì)海泡石的相變材料最大負(fù)載量的影響。改性后的海泡石比原礦材料提升了50%的負(fù)載量，該復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱率則提高了1.8倍，過(guò)冷度降低了0.9～1.2 ℃。

2.3 膨潤(rùn)土基復(fù)合相變材料

膨潤(rùn)土是一種含水粘土礦，主要成分是蒙脫石，含量在30%～90%之間。層狀結(jié)構(gòu)與海泡石類(lèi)似。根據(jù)層狀結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子類(lèi)型、含量和結(jié)晶化學(xué)性質(zhì)，可將膨潤(rùn)土分為鈣基膨潤(rùn)土和鈉基膨潤(rùn)土。以膨潤(rùn)土為原材料的輕質(zhì)墻體，可用模型打墻，成型速度快，無(wú)需蒸汽養(yǎng)護(hù)，便于施工。鈣基膨潤(rùn)土具有粘結(jié)性和高塑性，可作為墻體材料的膠凝劑和固化劑。

劉弋潞等[36]采用液相插層-超聲震動(dòng)方法制備鈉基膨潤(rùn)土復(fù)合相變材料并制成相變石膏板，該相變儲(chǔ)能石膏板的吸水率是(26.8±0.2)%，保溫隔熱性能是普通石膏板的3倍，最大斷裂負(fù)荷比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)高14.1%，表明了該成果在建筑行業(yè)具有良好的應(yīng)用前景。Chen[37]分別以膨潤(rùn)土和聚合物為支撐載體制備了定形相變材料，前者主要以毛細(xì)管作用力吸附相變材料，后者以氫鍵固定熔融狀態(tài)下的相變材料。結(jié)果表明，膨潤(rùn)土最大吸附量為50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，聚合物載體相變材料最大負(fù)載容量為70%，且后者的相變焓高于前者，但是膨潤(rùn)土基復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱率比純相變材料高近1倍，而聚合物基相變材料的導(dǎo)熱效果與相變材料相差無(wú)幾。

綜上所述，大多數(shù)非金屬礦物材料自身質(zhì)輕、密度小，適合作輕質(zhì)墻體的原材料，可通過(guò)其自身豐富孔隙結(jié)構(gòu)吸附相變材料制成相變細(xì)骨料，按等質(zhì)量代砂法加入到砂漿、混凝土，降低太陽(yáng)輻射量對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響，但是應(yīng)當(dāng)注意替砂率對(duì)砂漿、混凝土力學(xué)強(qiáng)度、耐久性等工作性能的影響。

3 非金屬礦物基調(diào)濕復(fù)合材料

目前非金屬礦物基調(diào)濕復(fù)合材料主要集中在調(diào)濕材料的研制和性能檢測(cè)，天然的多孔基礦物材料調(diào)濕性能仍達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的要求，一般需要用物理或化學(xué)的方法對(duì)其進(jìn)行改性，著重于對(duì)內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)以及大小和數(shù)量的改進(jìn)。近年來(lái)學(xué)者們著手復(fù)合不同類(lèi)型的調(diào)濕材料，如無(wú)機(jī)鹽/無(wú)機(jī)礦物、無(wú)機(jī)礦物/有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)礦物/無(wú)機(jī)礦物等復(fù)合材料，使礦物材料的吸濕容量和濕度響應(yīng)速率進(jìn)一步提升。

無(wú)機(jī)鹽/無(wú)機(jī)礦物復(fù)合調(diào)濕材料是利用無(wú)機(jī)鹽調(diào)濕材料(如CaCl2、MgCl2等)對(duì)無(wú)機(jī)礦物材料進(jìn)行改性或者混合成型制備出高濕容量和高濕度響應(yīng)速度的復(fù)合調(diào)濕材料。如采用CaCl2對(duì)海泡石進(jìn)行改性，隨著CaCl2用量的增大，海泡石的吸濕容量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)[38]。劉露[39]以氧化鎂為主要原料，與改性礦物材料加水混合成漿體澆注成型制成氧化鎂基復(fù)合調(diào)濕材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改性礦物材料均勻分布于復(fù)合調(diào)濕材料中，當(dāng)?shù)V物材料摻和量為20%，試塊尺寸為50 mm×50 mm×50 mm的飽和吸濕量為3.152 9 g(85%RH)，飽和放濕量為2.858 1 g(25%RH)，表現(xiàn)出良好的吸濕性能。

無(wú)機(jī)礦物/有機(jī)高分子復(fù)合調(diào)濕材料是利用有機(jī)材料進(jìn)行對(duì)無(wú)機(jī)礦物混合改性，提高多孔材料的孔隙大小、層間間距和成膜能力。黃劍鋒等[40]采用丙烯酰胺對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行插層聚合處理，制成聚丙酰胺/膨潤(rùn)土復(fù)合調(diào)濕膜，膨潤(rùn)土的層間間距由1.607 nm 拓寬為2.079 nm，同時(shí)發(fā)現(xiàn)復(fù)合調(diào)濕膜中膨潤(rùn)土的含量越高，調(diào)濕膜的吸濕容量就越小，吸濕速率也隨著變慢，放濕速率卻增加了。任曙憑[41]將沸石、海泡石、硅藻土等多類(lèi)無(wú)機(jī)礦物與丙烯酸聚合，制備出多種復(fù)合調(diào)濕材料。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)，得到三類(lèi)復(fù)合材料的各自最優(yōu)制備工藝。通過(guò)測(cè)試得到三類(lèi)復(fù)合材料對(duì)環(huán)境濕度的控制能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硅藻土類(lèi)材料對(duì)環(huán)境濕度控制能力最高，這是因?yàn)楣柙逋恋谋缺砻娣e較大，易于高分子包裹，使得調(diào)濕性能更加優(yōu)越。

無(wú)機(jī)礦物/無(wú)機(jī)礦物復(fù)合調(diào)濕材料是將多種無(wú)機(jī)礦物材料進(jìn)行混合、復(fù)合處理，以制造出寬孔徑范圍的復(fù)合多孔材料。呂榮超[28]將海泡石加入到沸石、硅藻土制成混合品試樣。結(jié)果表明，隨著海泡石摻入量的增加，兩者的混合品試樣相較沸石、硅藻土調(diào)濕能力均有上升，但是均小于海泡石原礦，這是因?yàn)闃悠分g只是簡(jiǎn)單的機(jī)械混合，物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)并無(wú)改變。馬明明等[42]將硅藻土、鉀長(zhǎng)石、黏土和滑石粉高溫?zé)Y(jié)制備出復(fù)合調(diào)濕材料。結(jié)果表明，當(dāng)燒結(jié)溫度為900 ℃，制成的樣品吸濕量最大為32.84 mg/g，分別比燒結(jié)溫度為950 ℃和1 050 ℃的吸濕量大34.68%和82.49%。

4 礦物基調(diào)溫調(diào)濕復(fù)合材料

礦物基調(diào)溫調(diào)濕復(fù)合材料是指依靠礦物材料的多孔性吸附空氣中的濕氣以自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣相對(duì)濕度，同時(shí)微小孔隙結(jié)構(gòu)亦可封裝相變材料，利用相變潛熱特性實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的調(diào)控。西安建筑科技大學(xué)尚建麗教授課題組對(duì)復(fù)合相變材料的熱濕性能進(jìn)行了一系列研究并取得了一定的成果，他們先后對(duì)海泡石復(fù)合相變材料[43]、癸酸-棕櫚酸/SiO2相變儲(chǔ)濕復(fù)合材料[44]、硅藻土復(fù)合相變材料[45]、改性蒙脫土定形復(fù)合相變材料[46]等進(jìn)行材料制備及性能表征實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)，同種載體吸附等質(zhì)量不同種類(lèi)的相變材料所展現(xiàn)的控濕性能存在差異，這是因?yàn)橄嘧儾牧献陨砭哂械奈艥裥阅苣芰Σ煌?，如水合鹽相變材料相比脂肪酸相變材料具有更好的調(diào)濕能力。由于礦物基調(diào)溫調(diào)濕復(fù)合材料的熱濕綜合性能受諸多因素影響，他們采用正交實(shí)驗(yàn)、響應(yīng)面法[47]、均勻設(shè)計(jì)和多元非線性回歸法[48]確定不同復(fù)合材料最優(yōu)的制備工藝。吸附空氣中的水分和負(fù)載相變材料均是依靠無(wú)機(jī)礦物的多孔性，所以礦物基調(diào)溫調(diào)濕雙功能復(fù)合材料的調(diào)溫調(diào)濕性能之間存在“此消彼長(zhǎng)”的關(guān)系，其熱濕性能很難同時(shí)達(dá)到最佳狀態(tài)。對(duì)此，尚建麗教授課題組采用歸一化方法，分別對(duì)不同相變材料負(fù)載量的復(fù)合材料進(jìn)行控溫和控濕雙性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試，將最大的平衡吸放濕量平均值和最長(zhǎng)控溫時(shí)間作為基準(zhǔn)值，量化處理得到熱濕綜合性能指標(biāo)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，硅藻土吸附質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的癸酸/月桂酸二元有機(jī)脂肪酸，改性蒙脫土吸附質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.6%的月桂酸，SiO2吸附質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.59%的癸酸/棕櫚酸二元有機(jī)脂肪酸時(shí)達(dá)到最優(yōu)熱濕綜合性能。宗志芳等[49]采用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)二元脂肪酸/SiO2復(fù)合相變材料的熱濕性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，獲得最優(yōu)的復(fù)合材料制備工藝參數(shù)和熱濕性能，與他人的研究結(jié)果吻合度較高。

5 結(jié)束語(yǔ)

以往相變調(diào)溫材料和多孔調(diào)濕材料的研究更多集中在各自單方面的制備及性能研究。礦物基調(diào)溫調(diào)濕復(fù)合材料不僅局限于調(diào)溫或者控濕的單一功能，可針對(duì)高溫高濕地區(qū)，將材料應(yīng)用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境的同步調(diào)節(jié)。目前對(duì)新型調(diào)溫調(diào)濕雙功能復(fù)合材料的研究還處于起步階段，現(xiàn)今已有少數(shù)文獻(xiàn)著手于礦物基復(fù)合相變材料的熱濕綜合性能研究，主要側(cè)重于材料制備工藝和調(diào)溫控濕雙性能的單獨(dú)測(cè)試，再用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行量化評(píng)價(jià)其熱濕綜合性能。復(fù)合材料的濕性能測(cè)試主要是采用飽和鹽溶液法或恒溫恒濕箱法，兩種方法均是在室溫下進(jìn)行，此時(shí)相變材料尚未發(fā)生相形變化。而雙功能材料應(yīng)用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，材料表面溫度是逐時(shí)變化且一般都大于室內(nèi)溫度，當(dāng)相變材料吸熱變成液相時(shí)，極有可能影響復(fù)合材料的控濕性能。按上述方法測(cè)定，不能全方位地判定功能材料的熱濕綜合性能。因此，未來(lái)的研究可側(cè)重探究材料自身溫度對(duì)調(diào)溫控濕性能的影響。并且材料傳熱、傳濕是一個(gè)耦合發(fā)生的過(guò)程，兩者會(huì)相互影響，可采用數(shù)值模擬方法或建立材料熱濕耦合傳遞模型以方便研究復(fù)合材料傳熱/傳濕機(jī)理。就目前而言，評(píng)價(jià)熱濕綜合性能主要有平衡吸放濕量和溫度響應(yīng)速度兩個(gè)指標(biāo)，但是平衡吸放濕量只能說(shuō)明材料其吸濕容量的大小，并不能反應(yīng)其濕度響應(yīng)速率，即不能體現(xiàn)復(fù)合材料是否能及時(shí)調(diào)節(jié)室內(nèi)濕環(huán)境。此外，還應(yīng)當(dāng)考慮功能材料的性能穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性，保證其能滿足建筑使用壽命要求。