相變材料納米線是采用物理蒸發技術或納米加工技術制備出的線狀相變材料。作為存儲材料具有存儲單元尺寸小、功耗低、速度快等優點，可望用于高密度、高速、大容量相變存儲器。

根據組成材料的不同，納米線可分為不同的類型，包括金屬納米線（如：Ni，Pt，Au等），半導體納米線（如：InP，Si，GaN 等）和絕緣體納米線（如：SiO₂，TiO₂等）。分子納米線由重復的分子元組成，可以是有機的（如：DNA）或者是無機的（如：Mo6S9-xIx）。

相變材料概述

相變材料可分為有機（Organic）和無機(Inorganic) 相變材料。亦可分為水合鹽（Hydrated Salts）相變材料和蠟質(Paraffin Wax)相變材料。

我們最常見的相變材料非水莫屬了，當溫度低至0°C 時，水由液態變為固態（結冰）。當溫度高于0°C時水由固態變為液態（溶解）。在結冰過程中吸入并儲存了大量的冷能量，而在溶解過程中吸收大量的熱能量。冰的數量（體積）越大，溶解過程需要的時間越長。這是相變材料的一個最典型的例子。

相變材料應用于電采暖行業，是傳統電采暖邁向節能電采暖的革命性轉變，相變熱電暖器就是其中代表產品，相對傳統電暖器可節能60%-70%。

從以上的例子可看出，相變材料實際上可作為能量存儲器。這種特性在節能，溫度控制等領域有著極大的意義。因此，相變材料及其應用成為廣泛的研究課題。

有機相變材料和無機相變材料的最大區別在于運用到建筑材料等方面耐久性和防火性的差異，后者多優于前者。

相變材料蓄熱機理與特點

相變材料具有在一定溫度范圍內改變其物理狀態的能力。以固－液相變為例，在加熱到熔化溫度時，就產生從固態到液態的相變，熔化的過程中，相變材料吸收并儲存大量的潛熱；當相變材料冷卻時，儲存的熱量在一定的溫度范圍內要散發到環境中去，進行從液態到固態的逆相變。在這兩種相變過程中，所儲存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態發生變化時，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，形成一個寬的溫度平臺，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當大。

相變材料的分類相變材料主要包括無機PCM、有機PCM和復合PCM三類。其中，無機類PCM主要有結晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬或合金類等；有機類PCM主要包括石蠟、醋酸和其他有機物；復合相變儲熱材料的應運而生，它既能有效克服單一的無機物或有機物相變儲熱材料存在的缺點，又可以改善相變材料的應用效果以及拓展其應用范圍。因此，研制復合相變儲熱材料已成為儲熱材料領域的熱點研究課題。但是混合相變材料也可能會帶來相變潛熱下降，或在長期的相變過程中容易變性等缺點。

相變材料什么是相變

物質從一種相轉變為另一種相的過程。物質系統中物理、化學性質完全相同，與其他部分具有明顯分界面的均勻部分稱為相。與固、液、氣三態對應，物質有固相、液相、氣相。

一級相變

在發生相變時，有體積的變化同時有熱量的吸收或釋放，這類相變即稱為“一級相變”。例如，在1個大氣壓0℃的情況下，1千克質量的冰轉變成同溫度的水，要吸收79.6千卡的熱量，與此同時體積亦收縮。所以，冰與水之間的轉換屬一級相變。

二級相變

在發生相變時，體積不變化的情況下，也不伴隨熱量的吸收和釋放，只是熱容量、熱膨脹系數和等溫壓縮系數等的物理量發生變化，這一類變化稱為二級相變。正常液態氦（氦Ⅰ）與超流氦（氦Ⅱ）之間的轉變，正常導體與超導體之間的轉變，順磁體與鐵磁體之間的轉變，合金的有序態與無序態之間的轉變等都是典型的二級相變的例子。

在電子，光電子和納電子機械器械中，納米線有可能起到很重要的作用。它同時還可以作為合成物中的添加物、量子器械中的連線、場發射器和生物分子納米感應器。

納米線制造電子設備

截至2014年，納米線仍然處于試驗階段。不過，一些早期的實驗顯示它們可以被用于下一代的計算設備。為了制造有效電子元素，第一個重要的步驟是用化學的方法對納米線摻雜。這已經被實現在納米線上來制作P型和N型半導體。下一步是找出制作PN結這種最簡單的電子器械的方法。這可用兩種方法來實現。第一種是物理方法：把一條P型線放到一條N型線之上。第二種方法是化學的：沿一條線摻不同的雜質。再下一步是建邏輯門。依靠簡單的把幾個PN節連到一起，研究者創造出了所有基礎邏輯電路：與、或、非門都已經可以由納米線交叉來實現。納米線交叉可能對數字計算的將來很重要。

納米線太陽能轉換

納米線能夠將太陽光自然聚集到晶體中一個非常小的區域，聚光能力是普通光照強度的15倍。由于納米線晶體的直徑小于入射太陽光的波長，可以引起納米線晶體內部以及周圍光強的共振。該研究的參與者、剛剛獲得尼爾斯·波爾研究所博士學位的彼得·克洛格斯特拉普解釋說，通過共振散發出的光子更加集中（太陽能的轉換正是在散發光子的過程中實現的），這有助于提高太陽能的轉換效率，從而使得基于納米線的太陽能電池技術得到真正的提升。

典型的太陽能轉換效率極限，也就是所謂的肖克利·奎伊瑟效率極限（Shockley-Queisser Limit），一直是太陽能電池效率的瓶頸，納米線可能使這一轉換效率極限提高幾個百分點，對太陽能電池的發展、基于納米線的太陽能的利用以及全球的能源開發等產生重大影響。

納米線促進化學反應

研究人員把肉眼不可見的納米線構建成納米“樹”，研究人員將納米“樹”電極浸沒在水中，然后利用模擬的太陽光進行照射，并測量電量的輸出。結果表明，這種垂直分支結構不僅能夠捕獲大量太陽能，同時也能最大限度地提高氫氣產量。因為在平面結構，氣泡必須很大才能浮出水面，而垂直結構可以很快地提取非常小的氫氣泡。研究人員表示，這種垂直分支結構可以為化學反應提供比平面結構高40萬倍的表面積。 研究人員還有更為遠大的目標，他們的眼睛盯在了人工光合作用。在自然界的光合作用中，植物不僅吸收陽光，還吸收二氧化碳和水，產生碳水化合物供其自身生長。研究人員希望有一天能夠模仿這一過程，利用納米“森林”來吸收大氣中的二氧化碳。

納米線合成纖維

2013年1月，英國科學家研制出一種玻璃（二氧化硅）納米纖維，比頭發細千倍卻比鋼堅硬15倍，堪稱世界上最高強度、最輕的“納米線”。從歷史上看，碳納米管是最強的物質，但其高強度只能在僅幾微米長的樣品中測量到，實用價值不大。

相比之下，二氧化硅納米線比高強度鋼硬15倍，比傳統的強化玻璃鋼強10倍。人們可以減少材料使用量，從而減輕物體的重量。生產納米線的硅和氧在地殼層是最常見的可持續和廉價利用的元素。此外，可以生產噸級二氧化硅納米纖維，用于光學纖維電力網絡。特別具有挑戰性的是如何處理如此之小的纖維，它們比人的頭發細近千倍。事實上，當它們變得非常非常小時，其行為便出現完全不同的方式，不再像玻璃那樣易碎和破裂，而是如塑料般柔軟，這意味著它們具有可以被抻拉的韌性。該研究結果可用來改造航空、航海和安全等行業。

納米線微電池制造

科學家在微電池制造方面邁出了重要的一步，他們研發出一種微電池，這種電池里有著垂直排列的鎳—錫納米線，這些納米線外面均勻地包裹著一種叫做PMMA的多聚體材料，也就是人們俗稱的有機玻璃。PMMA的主要作用是絕緣，當電流通過時，它能保護里面的納米線不受反電極的影響。這種電池比普通的鋰電池充電時間更短，其他性能也更為出色。 2100433B