2021年4月，中国科学技术大学工程科学学院13系徐斌副教授及其课题组学生在国际著名学术期刊Applied Energy上在线发表研究论文。其后续工作在7月31日在线发表在国际著名学术期刊Renewable Energy上。

被动式热能存储技术是一种有效的实现建筑节能的方式，而相变材料是其中尤为关键的一种储能材料。其可在较小的温度范围内实现大量的热量存储/释放，从而达到削峰填谷的效果。目前研究者普遍认为限制相变材料热性能的关键问题之一是：相变材料的热导率过低导致其充、放能的速率较慢。但是也有一部分工作表明：在一些特定的建筑、环境条件下，改变相变材料的热导率并不能达到预期的节能效果。甚至在某些应用背景中，相变材料的节能效果不如价格低廉的隔热材料。因此，我们需要探究相变材料在某种应用条件下节能效果不佳的原因并分析其机理。

相对激活深度(RDA)随着不同热导率变化的曲线

相变材料不同节点的激活时间占比(TRA)随热导率变化情况

相变材料潜热利用率随热导率的变化情况

结合前期工作积累，我们发现出现上述问题的原因很可能是相变材料的潜热利用程度低。为了证实猜想，我们提出了两个评价相变材料激活程度的指标：相对激活深度（RDA），激活时间占比（TRA），以及潜热利用率（URLH）。前两个指标可以分别从空间和时间尺度描述相变材料被激活的程度，而第三个潜热利用程度是相变材料与其所应用环境匹配程度的一种量化反映。这三个指标的值越大，表征相变材料的潜热使用率越高。

根据对不同地区不同相变材料的多个算例考察，我们发现：随着相变材料热导率的由小到大（约0.1—50 W/m·K），相对激活深度与激活时间占比并非总是在增大。在本工作的某些特定算例中，相对激活深度与激活时间占比是经历了先增加后减小的过程。而潜热利用率在这些算例中均出现了先增加后减小的情况。也就是说，随着热导率的增大，相变材料的利用程度并非一直增加，在中间某一热导率处出现了转捩点。因此，在建筑这样的小传热速率、低热流速率的应用背景中，为了实现相变材料巨大潜热的充分利用，相变材料的热导率并非越大越好。其次，当热导率极低时（本工作中小于0.3W/m·K），相变材料完全不发生相变，此时仅仅相当于一层没有蓄热能力的隔热材料，其高昂的价格还意味着经济性远不如后者。这也就可以解释，为什么相变材料在某些应用背景中节能效果不佳，甚至不如隔热材料了。同时，我们也建议在选取相变材料的热导率时，考虑使用者可能有多个目标函数的问题，若在某种应用条件下潜热利用率极低或者为零，可以考虑使用其他材料。