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固-液相变材料是一种热能存储材料,它可以在相转变过程中吸收和释放热能。最近几十年,固-液相变材料已经成为了一个研究热点,它最热门的应用包括建筑热舒适应用,太阳能存储以及工业废热回收等等。在大量的相变材料中,无机水合盐相变材料因其具有无毒,不易燃烧和成本低廉等优点获得广泛关注。然而,无机水合盐相变材料也存在过冷,相分层,易泄漏,比容热和热导率较低,以及相变行为可塑性差等一系列性能缺陷。本文正是以克服水合盐相变材料上述缺点为主要研究目标,在传统改性研究的基础上,利用先进的物理化学手段,借助新材料和交叉学科知识,提升水合盐相变材料的热性能。具体研究内容包括:为消除水合盐相变材料的相分层,并将其相变温度调控到工业与民用建筑应用温度范围之内,本文基于二元相图理论和无机盐溶解度理论,制备出一种新型的Na2CO3·10H2O-Na2HPO4·12H2O二元低共熔水合盐相变材料,两种水合盐之间的质量比是40:60。二元低共熔水合盐相变材料相变温度是27.3℃,相变潜热高达220.2J/g,相分层达到完全消除。为了研究水合盐基纳米流体相变材料比热容和相变潜热的增强及机理,采用超声机械共混法将不同质量分数（0.1,0.3和0.5 wt%）的TiO2纳米粒子分散到二元低共熔水合盐相变材料中,合成水合盐基纳米流体相变材料。研究结果表明,添加0.3wt%的TiO2纳米粒子可以将水合盐相变材料的比热容提高83.5%,相变潜热提高6.4%。光学显微分析证实了固体比热容的增长及其机理,并且利用化学热力学理论解释了相变潜热提升机理,发现了添加TiO2纳米粒子可协助实现水合盐相变材料高热能存储的目标。以膨胀石墨和氧化膨胀石墨为定型壳体材料,通过物理共混法制备出两种类型的二元低共熔水合盐定型相变材料。进而全面分析了膨胀石墨和氧化膨胀石墨的化学结构对水合盐相变材料热性质的影响和作用机理。研究结果表明,氧化膨胀石墨具有更多的表面含氧基团和表面缺陷,以及更大的层间距,导致二元低共熔水合盐/氧化膨胀石墨定型相变材料拥有更高的潜热,优异的热导率以及更低的过冷度。此外,经历200次冷热循环之后,二元低共熔水合盐/氧化膨胀石墨定型相变材料保持良好的热稳定性。该研究为通过剪裁多孔材料化学结构来实现定型相变材料热性能的提高提供了新的技术路线。设计了一种氧化石墨烯改性水合盐/聚丙烯酰胺丙烯酸共聚物凝胶（GO-EHS/PAAAM）定型相变材料。通过氧化石墨烯和聚丙烯酰胺丙烯酸共聚物与水合盐之间的特殊相互作用,实现了水合盐相变材料相变行为的可调节。试验研究表明,在吸热过程中,DSC曲线峰的形状从纯二元低共熔水合盐的单峰转变为GO-EHS/PAAAM定型相变材料的两个相互连通的峰。利用SEM,红外和拉曼光谱分析证实了相变行为可调节机制。此外,与EHS/PAAAM定型相变材料相比,添加了2wt%氧化石墨烯的GO-EHS/PAAAM定型相变材料的热导率提升了54%。而且,在经历了300次冷热循环之后,GO-EHS/PAAAM定型相变材料保持了良好的热和化学稳定性。该研究设计的具有相变行为可调节性能的智能相变材料对多变应用环境的温度调节与控制意义重大。利用机械共混法将EHS/EGO和EHS/PAAAM定型水合盐相变材料添加到水泥砂浆和环氧树脂中,制备定型水合盐相变材料储能水泥砂浆和环氧树脂,研究了定型水合盐相变储能水泥砂浆和环氧树脂功能材料的力学性能,微观结构和储放热性能。试验结果表明,随着定型水合盐相变材料的添加,储能水泥砂浆和环氧树脂的强度明显降低。然而,它们仍然可以作为建筑维护结构材料使用。此外,热性能测试证明定型水合盐相变材料较好地赋予了水泥砂浆和环氧树脂储放热功能。