相变过程导热系数的研究

相变材料(PCM - Phase Change Material)是指随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，相变材料将吸收或释放大量的潜热，称为相变潜热。相变材料物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，但吸收或释放的潜热却相当大。因此相变材料实际上可作为能量存储器，这种特性在航空航天、军事、建筑、通讯电力、制冷设备、服装等领域有着极大的意义。因此，相变材料及其应用成为广泛的研究课题。

水是典型的相变材料，当温度低至0℃时，水由液态变为固态（结冰）。当温度高于0℃时水由固态变为液态（溶解）。在结冰过程中吸入并储存了大量的冷能量，而在溶解过程中吸收大量的热能量。

利用TC3100导热系数仪测量了水在发生相变的结晶过程中的导热系数变化情况，以期获得结晶体在不同的结晶阶段的导热性能，下图为水从室温降温冷凝直至到结冰状态过程中，采用Hotwire软件自动多次测量获得的导热系数数据软件截图。

水凝结成冰的结晶过程的导热系数变化趋势

从图中可以明显看到，0℃以上，水温下降过程中其导热系数随之下降，而在0℃附近开始进入结晶状态，结晶过程中导热系数快速增加，在全部凝结成冰之后，导热系数增大至2.0以上，而随着温度的继续降低，结晶体形成的更好，导热系数也在继续增加。