不斷變化的氣候模式使數百萬(wan) 人容易受到極端天氣的影響。隨著溫度波動在世界範圍內(nei) 變得越來越普遍，傳(chuan) 統耗電的冷卻和加熱係統需要一種更具創新性、更節能的替代方案，從(cong) 而減輕已經陷入困境的電網的負擔。

德克薩斯 A&M 大學的研究人員創造了新型3D可打印相變材料 (PCM) 複合材料，可以使用更簡單且具有成本效益的製造工藝調節建築物內(nei) 部的環境溫度。這些複合材料可以添加到建築材料中，如油漆、3D 打印作為(wei) 家居裝飾品，以無縫融入不同的室內(nei) 環境。

使用可擴展的方法將相變材料集成到建築材料中的能力，為(wei) 產(chan) 生更多的被動溫度提供了機會(hui) ，在新建築和現有結構中調節提供了和化學係。

供暖、通風和空調 (HVAC) 係統是住宅和商業(ye) 機構中最常用的溫度調節方法。

使用稱為(wei) 製冷劑的溫室材料來產(chan) 生涼爽幹燥的空氣。HVAC 係統的這些持續問題引發了對替代材料和技術的研究，這些材料和技術需要更少的能量來運行，並且可以調節與(yu)  HVAC 係統相稱的溫度。

在溫度調節方麵引起廣泛興(xing) 趣的材料之一是相變材料。這些化合物會(hui) 根據環境溫度改變其物理狀態。

因此，當相變材料儲(chu) 存熱量時，它們(men) 在吸收熱量時從(cong) 固體(ti) 轉變為(wei) 液體(ti) ，在釋放熱量時反之亦然。因此，與(yu) 僅(jin) 依靠外部電源來加熱和冷卻的 HVAC 係統不同，這些材料是被動元件，不需要外部電力來調節溫度。

製造 PCM 建築材料的傳(chuan) 統方法需要在每個(ge)  PCM 顆粒周圍形成一個(ge) 單獨的殼，就像一個(ge) 盛水的杯子，然後將這些新包裹的 PCM 添加到建築材料中。然而，尋找與(yu)  PCM 及其外殼兼容的建築材料一直是一個(ge) 挑戰。此外，這種傳(chuan) 統方法還減少了可摻入建築材料中的 PCM 顆粒的數量。

為(wei) 了克服這些挑戰，過去的研究表明，當使用與(yu) 液體(ti) 樹脂混合的相變石蠟時，樹脂既可以作為(wei) 外殼，也可以作為(wei) 建築材料。這種方法將 PCM 顆粒鎖定在各自的口袋內(nei) ，使它們(men) 能夠安全地進行相變並管理熱能而不會(hui) 泄漏。

研究團隊首先將光敏液體(ti) 樹脂與(yu) 相變石蠟粉相結合，創造出一種新的 3D 可打印墨水複合材料，改進了含有 PCM 的建築材料的生產(chan) 過程，並消除了包括封裝在內(nei) 的幾個(ge) 步驟。

樹脂/PCM 混合物柔軟、糊狀且具有延展性，非常適合 3D 打印，但不適用於(yu) 建築結構。因此，通過使用光敏樹脂，他們(men) 用紫外線將其固化以固化可 3D 打印的糊狀物，使其適用於(yu) 實際應用。

他們(men) 發現嵌入樹脂中的相變蠟不受紫外線的影響，占打印結構的 70%。與(yu) 目前工業(ye) 中使用的大多數可用材料相比，這是一個(ge) 更高的百分比。

他們(men) 通過 3D 打印小型房屋形狀模型，並測量將房屋放入烤箱時的溫度，來測試其相變複合材料的溫度調節。分析表明，與(yu) 傳(chuan) 統材料製成的模型相比，該模型的溫度與(yu) 加熱和冷卻熱循環的外部溫度相比相差40%。

未來，研究人員將試驗除石蠟之外的不同相變材料，以便這些複合材料可以在更寬的溫度範圍內(nei) 運行，並在給定的周期內(nei) 管理更多的熱能。

對材料在降低能耗的同時保持建築舒適度的潛力感到興(xing) 奮，可以將具有不同熔化溫度的多種 PCM 結合起來，並將它們(men) 精確地分配到單個(ge) 打印對象的各個(ge) 區域，以在整個(ge) 四個(ge) 季節和全球範圍內(nei) 發揮作用。