隨著太陽緩緩升起，令人驚詫的一幕上演了：在美國西雅圖華盛頓大學的校園內，一棟沐浴在晨光下的新建大樓逐漸開始融化。不過這可不是什么設計上的缺陷，而是一種特殊的材料——相變材料（PCM）玩的變身小把戲。其目的很簡單，就是要幫助建筑物節能。

據英國《新科學家》網絡版近日報道，這棟建筑的墻壁和天花板采用了一種特制的凝膠材料，當夜幕降臨時，凝膠變成固體；而當白天到來，溫度升高，凝膠便會融化。這種材料在固態和液態之間的轉變就是所謂的相變。凝膠的這一特性可以幫助減少樓內辦公室降溫所需的能源消耗。這棟在建大樓是華盛頓大學分子工程系的辦公用樓，預計到本月底，98%的工程就可完工。投入使用后，師生們就能體驗一把高科技的妙處。

當然，并不是所有的相變材料都需要這么高科技。我們在日常生活中接觸最為頻繁的冰也是相變材料的一種，冷凍和冷藏食物都離不開它。隨著材料科學的飛速進步以及能源成本的大幅提升，科學家也在加緊研發可在不同溫度下工作的相變材料，用于制冷、保溫和儲能領域。

相變材料之所以在節能領域別具吸引力，就在于它可通過吸收或釋放大量能源來保持近乎恒溫：當材料融化時，需要吸收能量來打破其原子間的分子鍵；而當材料固化時，分子鍵的形成又可以釋放能量。[page]

華盛頓大學的這棟建筑所使用的凝膠是一種從植物油中提取的生物相變材料。每天晚上窗戶自動打開，室外的寒冷空氣涌入，凝膠就會變成固體，待到第二天融化時又能從周圍環境吸收熱量。這個原理與使用厚的混凝土或土坯墻來降低建筑物的室內溫度波動類似，但凝膠的用量卻相對要少得多。

制造這種凝膠的相變能源解決方案公司創辦人彼得·霍瓦特說：“我們的生物相變材料厚度只有1.25厘米，但作為一種熱質來說，卻能與厚度達25厘米的混凝土媲美。”

市場調研機構勒克斯研究公司最近發布的一項報告預測，到2020年，相變材料在建筑行業的使用將從目前的年銷售額近乎于零增長到1.3億美元。

與此同時，很多其他的相變材料應用也不斷涌現。總部設在英國的星制冷公司使用二氧化碳來為數據中心降溫，二氧化碳在低溫下可從液態變為氣態。面對如今的高性能服務器群散發出的熱量，即使是最先進的水冷卻系統也“束手無策”。但該公司最近通過管道讓二氧化碳流經熱交換器，展示的散熱性能可達到目前計算機系統散熱性能的近兩倍。

高山牧民則利用從酥油和當地植物油脂中提煉所得的相變材料來幫助御寒，他們所穿戴的傳統服裝就將這種材料外層裝裹上塑料然后織制而成的。牧民汗流浹背地徒步前往高山草場的路途中，身上所穿的服裝材料會逐漸融化，當他們停下步伐看守牧群時，熱量便會緩慢釋放出來，幫助身體保暖。目前有100多個家庭正在參與一個試驗項目，除了服裝外，他們還試用由相變材料制成的鋪蓋卷。研發這種化合材料的“一個地球設計”公司的斯科特·弗蘭克說：“那些使用它們的家庭已經發現，他們的燃料消耗量發生了顯著的變化。”

相變材料的另一個廣闊應用前景是用于發展中國家的疫苗運輸。由于疫苗在運輸過程中需要保持冷卻，這對制冷技術有限的國家而言是一個挑戰，它們通常用冰塊來包裝，但疫苗一旦凍結，其有效性會嚴重受損。美國包裝制造商索諾科公司說，它已經找到了解決方案，使用一種可在4攝氏度到8攝氏度之間發生相變的材料，能夠讓疫苗的冷藏期保持6天。索諾科公司正在測試這種包裝盒，以爭取達到世界衛生組織的標準。

而在儲能領域，相變材料的應用也可以助力太陽能發電。目前的太陽能集熱系統依賴于液態鹽來儲存熱量，雖然發電廠可以在陽光不太充裕的時候照樣開工，但卻需要大量液態鹽和龐大的絕緣儲存設施。德國碳纖維供應商西格里公司表示，通過使用相變化合物，可將儲存材料所需的用量減少大約三分之二。該公司目前正在對一種原型材料展開測試。