相变材料（Phase Change Materials，简称PCMs）是一种能够通过相变过程实现能量存储与释放的功能材料。狭义上讲，相变是物质由一种聚集态或结构形式向另一种聚集态或结构形式的转变，在转变过程中其物理性质和结构发生突变。因此，相变材料利用温度或压力变化吸收或释放大量潜热，从而有效调节温度和电阻状态。
相变储能材料即利用自身相变潜热的释放或吸收，实现温度控制和热量储存的一类材料，具有诸多应用场景，然而PCMs存在易泄漏和导热性差的问题，因而在实际使用过程中，还需进行封装来实现定型和强化传热，本文优先阐述相变材料分类，后续文章综述封装工艺及方法：
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相变储能材料分类：
PCMs作为SSPCMs中最核心的部分，决定了实际应用中的使用场景。相变材料根据相变过程中物理状态的变化，可分为以下几类，其中，固-液相变材料由于具有更大的相变潜热和更小的相变体积变化，是最常见的相变材料之一：
固-气相变材料：潜热高，但体积变化剧烈，应用受到限制。
液-气相变材料：潜热高，但体积变化大，应用受限。
固-液相变材料：体积变化小，易于封装，是目前应用最广泛的相变材料。
固-固相变材料：体积变化小，但潜热相对较低。
按照相变温度可以分为高温（相变温度大于300℃）、中温（相变温度100~300℃）和低温（相变温度小于100℃）相变储能材料。
根据化学组成来看，可以分为以下几类：
无机相变材料：包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等。这类材料具有高导热性、高储能容量、成本低等优势，适用于中高温应用。价格低廉，但易出现过冷和相分离问题，限制了其在储能领域的进一步应用；金属及其合金类无机PCMs导热性好、储能密度大、过冷度小，广泛应用在工业余热回收、电力调峰和光伏利用领域。
有机相变材料：主要包括石蜡、羧酸、脂肪醇、多元醇以及高分子相变材料等，石蜡类PCMs化学式一般符合通式CnH2n+2。这些材料物理化学性质稳定，具有过冷度小、相变潜热较大、热稳定性好等优点，可在高温下适配除塑料以外的所有载体；缺点是热导率低、成本高、易燃，并且对材料存在轻微腐蚀性。
复合相变材料：结合了有机和无机相变材料的优点，旨在克服单一材料的不足，主要分类如下。
（1）结晶水合盐
材料通式：AxBy⋅n(H2O)
储热优点：具备导热系数大、溶解热高、储热密度高、潜热大，性价比高等
储热不足：过冷结晶和无机水合盐析出
（2）熔融盐类
材料通式：MxAy
储热优点：高储热密度、高导热系数、宽工作温度范围、相变温度较高，适用于高温范围内的储能和控温
储热不足：易出现过冷现象
（3）金属合金
材料通式：M，M-Me
储热优点：导热系数高、储热密度高、体积变化小，性价比高、毒性低
储热不足：因比热容较小，在热过载下温度波动大，影响容器寿命
（4）石蜡
材料通式：Cn，CnH2n+2
储热优点：潜热较高，性价比高、无过冷、无腐蚀性等特点
储热不足：导热系数小、储热密度较低
（5）脂肪酸
材料通式：CnH2n+2O2
储热优点：潜热较高，性价比高、无过冷、无腐蚀性等特点
储热不足：导热系数小、储热密度较低
（6）多元醇类
材料通式： Cn(H2O)m
储热优点：潜热较高、固固变化时体积变化小、过冷度轻、无泄漏、循环使用周期长
储热不足：导热性差、易出现过冷现象
（7）交联高密度聚乙烯
材料通式：(-CH2-CH2-)n
储热优点：性能稳定、无过冷和层析现象、便于加工
储热不足：相变温度范围有限
复合PCMs的优点：
导热性显著提高：金属泡沫和碳材料泡沫的使用，可以使PCMs的导热性提高数倍甚至数百倍。
熔化和凝固速度更快：导热性提高，加速了热传递过程。
温度分布更均匀：导热网络的形成，使得PCMs内部温度梯度减小。
形状稳定性好：多孔结构的支撑作用，可以有效防止PCMs泄漏。
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相变储能材料应用：
PCMs凭借其独特的热物理特性，在多个领域展现出广阔的应用前景：
在建筑节能中，PCMs可集成于墙体和地板，实现温度调节，降低能耗。
在冷链物流中，它们用于冷链包装和冷藏集装箱，保持货物低温环境。
在电子设备热管理中，PCMs可用于芯片散热和锂电池热管理，提高设备可靠性和寿命。
在航空航天领域，PCMs可用于航天器热控系统，保障设备正常运行；
在医疗领域，它们用于医疗冷敷包和恒温箱，提供稳定的温度环境。
此外，PCMs还可应用于太阳能利用（提高太阳能利用效率）、工业余热回收（回收工业余热）和智能调温纺织品（提供舒适的温度环境）等等。PCMs的应用正在不断拓展，为节能减排和提高能源利用效率提供重要支持。
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