随着人们对食品和药品等相关安全问题的日益关注,使用相变材料（PCM）的蓄冷技术已成为研究的热点。相变材料作为蓄冷技术的核心,可充当能量储存的中介,弥补能量供需在时间和空间上的差异,实现能量的充分利用。目前,低温相变材料的研究主要集中在用于空调和建筑等相变温度在0℃至室温的相变材料,而对于相变温度为0℃以下的冷链用相变材料尚存较大空缺。故本文针对微冻冷藏（0～-7℃）和轻度冷冻（-10～-18℃）两温区,选用成本低、安全环保和储能密度较高的水溶液作为主储能体系,分别研究了醇水、盐水以及它们的混合水溶液PCM,并针对水溶液PCM存在的严重过冷和纳米粒子的沉降问题进行以下研究工作:根据微冻冷藏和轻度冷冻两温区的要求,确定12 wt%乙二醇水溶液、10 wt%CaCl2水溶液以及12 wt%乙二醇-10 wt%CaCl2混合水溶液为醇水、盐水和醇-盐混合水溶液相变蓄冷体系的PCM。将相同质量分数的不同成核剂分散于乙二醇水溶液中,通过步冷曲线测试和循环稳定性对比,确定纳米蒙脱土（MTT）为成核剂。在此基础上,针对不同水溶液PCM,选用不同改性剂修饰蒙脱土,通过对比分析确定蒙脱土的最佳改性配比,研究了成核剂在三种体系中的分散稳定性及其对PCM热学性能的影响。对于醇水溶液相变蓄冷体系,在高速剪切的条件下,使用两性改性剂甜菜碱和壳聚糖季铵盐（HACC）复合改性蒙脱土,制备了一种可稳定分散于乙二醇水溶液中的单层剥离的纳米成核剂,研究了成核剂用量对PCM过冷和相变潜热等热学性能的影响,得到最佳醇水溶液相变蓄冷体系:0.4 wt%改性蒙脱土+乙二醇水溶液。该体系的相变温度和潜热分别为-5.0℃和189.96 kJ·kg-1,在50次循环内未出现过冷和沉淀现象,热学性质稳定,表现出良好的热循环稳定性;对于盐水溶液相变蓄冷体系,使用3-磺丙基十四烷基二甲甜菜碱（MS）修饰蒙脱土制备了具有一定耐盐性的成核剂,同时辅以少量水溶性增稠剂黄原胶得到稳定的相变体系,研究了成核剂用量对CaCl2水溶液热学性能的影响,得到最佳盐水溶液相变蓄冷体系:0.4 wt%改性蒙脱土+0.2 wt%黄原胶+CaCl2水溶液。该体系的相变温度和潜热分别为-6.0℃和160.24 kJ·kg-1,在50次循环内未出现过冷和相分离现象,热学性质稳定,展现良好的热循环稳定性;对于醇-盐混合水溶液相变蓄冷体系,同样使用上述具备一定耐盐性的改性蒙脱土作为成核剂,辅以少量黄原胶,研究了成核剂用量对混合水溶液PCM热学性能的影响,得到最佳醇-盐混合水溶液相变体系:0.4 wt%改性蒙脱土+0.2 wt%黄原胶+乙二醇-CaCl2水溶液。该体系的相变温度和潜热分别为-11.5℃和122.27 kJ·kg-1,过冷被显著抑制,体系经50次冻融循环未出现相分离且热学性能稳定。