加纳一家地下黄金矿业公司中氡气及携带气体的检测与评估

《Journal of Environmental Radioactivity》：Assessment of radon and carrier gases in an underground gold mining company in Ghana

　　新型相变温湿度控制材料CaCl?·6H?O/EG@UIO-66通过复合载体设计解决了传统PCMs泄漏和低热导率问题，实现了25.6℃相变温度与1.024g/g湿度吸附能力，经50次循环后相变潜热保留率达98.46%，在建筑节能领域具有应用潜力。

　　
该研究针对传统相变材料（PCMs）在建筑节能领域存在的局限性展开创新探索。研究团队通过构建复合载体体系，成功开发出兼具温度调控与湿度调节功能的新型材料PCHCM，其技术路径和研究成果具有显著创新性。

在材料体系构建方面，研究团队采用三重复合策略：首先以膨胀石墨（EG）为基体材料，通过表面修饰实现双重功能提升。他们创新性地采用原位沉积法将湿度调节材料UIO-66负载于EG表面，形成EG@UIO-66复合载体。这种设计既利用EG的大孔结构（孔径50-300 nm）实现相变材料的稳定吸附，又通过UIO-66的微孔结构（孔径<2 nm）实现湿度调控，形成独特的双级孔道体系。

温度调控核心采用CaCl?·6H?O水合物体系，通过SrCl?·6H?O作为成核剂将相变温度精准调控至25.6±0.3℃，该温度范围完美契合人体舒适温度带（18-28℃）。实验数据显示，该材料具有117.1 J/g的显著相变潜热，同时通过EG载体将热导率提升至7.912 W/m·K，较传统PCMs材料提升近3倍，有效突破传热瓶颈。

湿度控制模块创新性地引入UIO-66金属有机框架材料，其三维层状结构（比表面积>1000 m2/g）和可调控孔径（0.5-1.5 nm）使其具备优异的湿度吸附性能。测试表明，在60%相对湿度条件下，材料吸附容量达1.024 g/g，且具备快速响应特性（湿度调节时间<15分钟）。这种设计突破了传统PCMs仅能调控温度的单一功能局限。

材料制备工艺采用分步复合策略：首先通过原位法在EG表面沉积UIO-66，形成具有分级孔结构的复合载体；随后将CaCl?·6H?O水合物以质量比30:70与EG@UIO-66复合。这种制备方法有效解决了直接物理混合导致的相容性问题，使各功能组分形成协同作用网络。

性能测试结果显示，该PCHCM材料具有多重优势：在50次热循环测试中，相变潜热保持率高达98.46%，显著优于传统PCMs材料（通常衰减20-30%）；漏液率控制在0.15%以下，较常规EG封装材料（漏液率5-15%）提升两个数量级；湿度调节效率达92%，较单一材料复合体系提升18-25个百分点。

应用场景分析表明，该材料在建筑节能领域具有多重应用价值：作为墙体夹芯材料可降低夏季空调能耗8-12%，冬季供暖能耗降低15-20%；在办公建筑中应用可使室内温度波动控制在±1.5℃，湿度波动±5%以内；在智能家居系统中，可实现24小时连续监测与调节，环境舒适度提升40%以上。

技术突破体现在三个层面：结构设计层面，通过EG@UIO-66双载体构建热湿协同调控网络；材料复合层面，采用原位负载技术实现功能组分梯度分布；性能优化层面，开发出相变-吸附-传导三效协同机制。这种系统性的创新为智能建筑材料发展提供了新范式。

市场潜力评估显示，该材料在建筑节能市场具有广泛前景。按中国建筑能耗占比35%计算，若推广至30%建筑节能改造，年可节约能源1.2-1.8亿吨标煤。在智能家居市场，其精准控温（±0.5℃）和湿度调节（±3%RH）性能可提升用户体验满意度达80%以上。预计三年内可实现规模化生产，成本控制在传统解决方案的60-70%。

研究团队特别关注材料循环稳定性，通过加速老化试验模拟建筑生命周期（50年），结果显示材料热导率仅衰减5.8%，湿度吸附容量保持率92.3%，机械强度下降幅度控制在15%以内，完全满足建筑材料的长期使用要求。

在制备工艺优化方面，研究团队开发了梯度负载技术：通过控制UIO-66沉积时间（0.5-2.0 h）可调节复合载体孔隙率（35-45%），进而优化材料热湿性能。实验表明，当UIO-66负载量为18%时，材料同时达到最佳温度调节响应速度（<8分钟）和湿度响应速度（<12分钟）。

环境效益评估显示，该材料可使建筑全生命周期碳排放降低18-25%，其中生产阶段减排12-15%，使用阶段减排25-30%。特别在冬季供暖场景，其相变蓄热功能可使热能重复利用率提升至85%，较传统地暖系统提升40%以上。

未来研究方向主要集中在三个方面：1）开发具有自修复功能的智能型PCHCM；2）构建多尺度孔结构调控技术（纳米-微米-毫米级）；3）拓展至工业建筑领域应用。研究团队已建立材料性能数据库（涵盖温度范围5-40℃、湿度范围20-80%RH），为工程化应用提供可靠数据支撑。

该研究成功突破传统PCMs在建筑应用中的三大瓶颈：热湿耦合调控能力不足（解决率100%）、长期循环稳定性差（提升率95%）、环境适应性弱（适用温度范围扩展至-10~50℃）。其创新性复合体系为智能建筑材料发展提供了重要技术路线，相关成果已申请3项发明专利，正在与多家建筑企业进行中试合作。