熱功能復(fù)合材料大致可分為三類：導(dǎo)熱復(fù)合材料、防熱復(fù)合材料及儲(chǔ)熱復(fù)合材料。超/特高壓大規(guī)模輸變電技術(shù)及微電子集成技術(shù)和組裝技術(shù)的快速發(fā)展，大功率發(fā)熱成為其使用壽命的制約因素，研制綜合性能優(yōu)異的導(dǎo)熱功能復(fù)合材料成為了研究熱點(diǎn)；防熱復(fù)合材料在載人航天、探月與深空探測(cè)、高超聲速飛行器等航天科技發(fā)展與航天工程有重大應(yīng)用；儲(chǔ)熱復(fù)合材料是提高能源利用效率和保護(hù)環(huán)境的重要研究領(lǐng)域之一，成為未來(lái)發(fā)展綠色能源的熱點(diǎn)，在太陽(yáng)能利用、電力的“移峰填谷”、廢熱和余熱的回收利用以及工業(yè)與民用建筑采暖等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

一、導(dǎo)熱復(fù)合材料

（1）最新研發(fā)進(jìn)展評(píng)述

高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料在智能電網(wǎng)裝備與技術(shù)、微電子、航空航天等諸多制造業(yè)及高科技領(lǐng)域發(fā)揮著傳熱、冷卻、提高使用壽命的重要作用，因此，高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合材料成為了目前研究熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外導(dǎo)熱聚合物復(fù)合材料的研究主要集中在如何實(shí)現(xiàn)低填充下提高導(dǎo)熱系數(shù)。工業(yè)領(lǐng)域中，添加55-70vol%的氣相氧化硅到環(huán)氧樹脂中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。導(dǎo)熱還與各組分的相對(duì)含量、形態(tài)、分布、以及相互作用有關(guān)，是未來(lái)提升導(dǎo)熱特性研究的重點(diǎn)。

（2）國(guó)內(nèi)外對(duì)比分析

在20 世紀(jì)70 年代末期，國(guó)外就開始了導(dǎo)熱高分子材料的研究，到80 年代中期，開始對(duì)導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料進(jìn)行研究。此后，國(guó)外在研究產(chǎn)品方面具有較高的品質(zhì)，技術(shù)總體上處于國(guó)際領(lǐng)先水平。同時(shí)，研究的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也不斷推進(jìn)，一些大型集團(tuán)公司已經(jīng)形成了一些成熟的產(chǎn)品，如DSM、Albis、CoolPolymer、Ovation Polymers 等公司。荷蘭的DSM 公司推出了以PA46 為基體的各種高性能導(dǎo)熱產(chǎn)品，主要應(yīng)用在散熱外殼、散熱器及LED塑料包裝方面。我國(guó)對(duì)聚合物導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料的研究已經(jīng)拓展到眾多類型的導(dǎo)熱絕緣復(fù)合材料，基體主要以PA 類、聚酯類、PC 等材料為主，也有選用PPS、ABS 等力學(xué)性能較好的材料。

二、防熱復(fù)合材料

（1）最新研發(fā)進(jìn)展評(píng)述

防熱復(fù)合材料是先進(jìn)熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研制的關(guān)鍵材料，在新型動(dòng)力系統(tǒng)和載入式飛行器、重復(fù)使用運(yùn)載器等方面具有不可低估的作用，是相關(guān)動(dòng)力系統(tǒng)和飛行器先進(jìn)性與可靠性的決定因素之一。在熱防護(hù)系統(tǒng)中，防熱復(fù)合材料發(fā)揮隔熱、承載乃至透波、抗毀傷等功能，涉及特殊環(huán)境下材料的多種熱響應(yīng)以及多組元多尺度結(jié)構(gòu)的高溫演化。因此，防熱復(fù)合材料研究具有顯著的多學(xué)科交叉特點(diǎn)。高性能化、輕質(zhì)化、多功能化、低成本化，跨學(xué)科基礎(chǔ)研究和材料體系、制備方法創(chuàng)新研究是當(dāng)前防熱復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)。

（2）國(guó)內(nèi)外對(duì)比分析

伴隨著航天技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)防熱復(fù)合材料研究和應(yīng)用取得了一系列重要成果和突破，形成了覆蓋應(yīng)用基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品研制和質(zhì)量保障的綜合技術(shù)體系，為我國(guó)航天的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。近年來(lái)，在燒蝕型防熱復(fù)合材料剝蝕控制、碳/碳復(fù)合材料抗氧化機(jī)制、熱透波機(jī)制與熱透波材料基礎(chǔ)研究等方面取得了新的突破。以編織碳/酚醛復(fù)合材料為對(duì)象，揭示了跨升華區(qū)的燒蝕剝蝕機(jī)制、掌握了剝蝕控制技術(shù)。研制出了在2000℃以上表現(xiàn)為微量燒蝕的碳/碳復(fù)合材料，模擬條件下抗燒蝕性能與純碳/碳相比提高50%以上。開展了高溫高效隔熱復(fù)合材料基礎(chǔ)研究和材料研制，基于微結(jié)構(gòu)和缺陷控制的剛性隔熱瓦和納米超級(jí)隔熱材料典型性能夠達(dá)到國(guó)外同類材料先進(jìn)水平。

國(guó)外在發(fā)展中低密度碳/酚醛復(fù)合材料以降低空間探測(cè)器防熱結(jié)構(gòu)質(zhì)量比,成功研制了PICA(Phenolic Impregnated Carbon Ablator)材料并應(yīng)用于星塵返回器的防熱罩。發(fā)展了難熔金屬摻雜的第三代先進(jìn)碳/碳復(fù)合材料，解決了金屬與碳的物理、化學(xué)相容性問(wèn)題。NASA格林研究中心正在研究增強(qiáng)的SiO₂-Al₂O₃復(fù)合氣凝膠體系,探索此類材料在飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)的潛在應(yīng)用。NASA馬歇爾空間中心也在探索新體系氣凝膠材料在高溫隔熱領(lǐng)域的應(yīng)用。

三、儲(chǔ)熱復(fù)合材料

（1）最新研發(fā)進(jìn)展評(píng)述

儲(chǔ)熱材料在電力、電子、能源等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，它不僅能回收、二次利用工業(yè)廢熱及余熱，減少環(huán)境污染，還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，替代不可再生能源。目前儲(chǔ)熱技術(shù)包括顯熱儲(chǔ)熱和相變儲(chǔ)熱。近年來(lái)，復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料應(yīng)運(yùn)而生，既能有效克服單一的無(wú)機(jī)物或有機(jī)物相變儲(chǔ)熱材料存在的缺點(diǎn)，又可以改善相變材料的應(yīng)用效果以及拓展其應(yīng)用范圍。因此，研制復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)和研究重點(diǎn)。

通過(guò)制備復(fù)合結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱材料實(shí)現(xiàn)相變材料的微封裝以解決相變材料的相分離、導(dǎo)熱性能差、儲(chǔ)熱密度不高以及儲(chǔ)釋熱性能的結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問(wèn)題是目前儲(chǔ)熱材料研究的熱點(diǎn)。復(fù)合結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱材料的微封裝主要通過(guò)微膠囊化以及定形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。主要分為膠囊型相變材料、多孔基質(zhì)吸附型相變材料、高分子基復(fù)合定形相變材料。

（2）國(guó)內(nèi)外對(duì)比分析

國(guó)內(nèi)目前用于制備微膠囊相變材料(MCPCMs)的采用的壁材主要有合成高分子材料(如聚甲基丙烯酸甲酯、聚烯烴、聚脲等)和天然高分子材料(明膠、阿拉伯膠等)。而多孔基質(zhì)吸附型相變材料多以膨脹石墨載體、粘土作為載體。高分子基復(fù)合定形相變材料常見的高分子基體主要為聚烯烴、纖維材料、環(huán)氧等。

近年來(lái)，對(duì)相變儲(chǔ)熱的研究越來(lái)越廣泛和深入，國(guó)外主要研究相變材料與基體材料的相容性機(jī)理，尋找合適的材料，對(duì)相變材料進(jìn)行改性，提高相變材料與基體材料的相容性。研究將納微材料合成技術(shù)和納微尺度傳熱技術(shù)應(yīng)用于相變復(fù)合材料中，可克服以往相變材料導(dǎo)熱系數(shù)低、易出現(xiàn)相分離、穩(wěn)定性差等嚴(yán)重問(wèn)題，制成滿足各級(jí)余熱儲(chǔ)熱要求的納微結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱材料將是有前途的發(fā)展方向，也是具有挑戰(zhàn)性的研究課題。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)制冷、低溫和高溫相變儲(chǔ)熱材料進(jìn)行了很多研究。由于中溫相變材料的溫度范圍較寬，其物質(zhì)形態(tài)幾乎遍及相變儲(chǔ)熱材料的所有類型，因此也開始受到重視。近年來(lái)太陽(yáng)能熱發(fā)電、移動(dòng)蓄熱技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展給中溫相變儲(chǔ)熱材料的應(yīng)用創(chuàng)造了很大空間。

四、應(yīng)用前瞻

對(duì)于導(dǎo)熱復(fù)合材料，主要應(yīng)用于智能電網(wǎng)裝備與技術(shù)，特別是高壓電氣設(shè)備用納米復(fù)合絕緣材料，有利于促進(jìn)我國(guó)的交直流超/特高壓電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。對(duì)于防熱復(fù)合材料，將重點(diǎn)解決長(zhǎng)時(shí)間高溫高效隔熱材料結(jié)構(gòu)控制以及材料構(gòu)件制造、高溫長(zhǎng)時(shí)隔熱透波和寬帶熱透波結(jié)構(gòu)研制等關(guān)鍵技術(shù)，服務(wù)我國(guó)航天科技發(fā)展與航天工程的發(fā)展。對(duì)于儲(chǔ)熱復(fù)合材料，主要表現(xiàn)在先進(jìn)太陽(yáng)能儲(chǔ)熱材料等應(yīng)用領(lǐng)域，是發(fā)展綠色能源的關(guān)鍵。