科学认识相变材料
作者 唐忆南
发表于 2024年5月

人类与材料

先秦《考工记》有云:“天有时,地有气,材有美,工有巧,合此四者,然后可以为良。”“材美工巧”古往今来始终为世人所重。材料是一门综合性极强的古老学科,同人类的发展息息相关。在岁月的长河中,不同时代材料的应用划分出人类史的脉络,人类文明的发展史其实也是材料学的进化史。

自古人使用天然材料狩猎的石器时代,到半坡人面鱼纹盆带来刀耕火种的陶器时代,再到金属冶炼的出现将人类带入青铜时代。后来科技的进步促使人类进入铁器时代,蒸汽机的发明将人类带入钢铁时代,第二次工业革命使人类进入电气时代……每一次的时代变迁都伴随科学技术的变革。材料被誉为“人类社会文明大厦的基石”,不管社会如何发展,都在社会各领域发挥着重要作用。

材料的更迭带动社会文明的进步,我们常说现代文明有三大支柱:材料、能源和信息技术。如果有一种材料既具备能量的转换又兼有绿色节能环保的特性,那么它在人类未来发展中定会备受瞩目,下面就让我们来了解一种导热储热材料——相变材料。

什么是相变材料

在我们的日常生活中,常见的水就是天然的相变材料。例如,在恒定的温度下,一杯放满冰块的水,温度为0 ℃,随着时间的推移水杯中的冰块发生融化,只要融化持续发生,即使只有一块冰,杯中的水温依旧保持在0 ℃。冰块虽然在吸热融化,但冰水的温度为什么没有发生变化呢?这是因为产生了物理相变现象。

我们把冰块比作一个房子,冰块之所以是无法流动的物体,是因为内部的水分子像房子的钢架结构一样彼此牢固衔接。

本文刊登于《科学之友》2024年5期
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