这份由GITECO研究组的David Salvo-Ulloa、Irune Indacoechea-Vega，以及智利天主教大学的Felipe Ossio和Daniel Castro-Fresno*共同撰写的系统性综述文章，题为《Critical factors for the selection of phase change materials for asphalt mixtures: A systematic review》，发表于2025年的《Cleaner Engineering and Technology》期刊第26卷。文章旨在全面梳理和总结在沥青混合料中选择、掺加和评估相变材料（Phase Change Materials, PCM）的关键因素，为该领域的研究人员和工程实践者提供系统性的指导。
随着全球城市化进程加速，极端气候条件和城市热岛效应（Urban Heat Island, UHI）对沥青路面性能与寿命构成了严峻挑战。高温加剧了沥青路面的车辙、老化等问题，而UHI则导致城市能耗升高、环境恶化。为了应对这些挑战，将能够以潜热形式储存和释放热能的相变材料（PCM）应用于沥青路面，已成为一个有前景的研究方向。其基本原理是：在白天高温时，PCM通过从固态向液态转变（熔化）吸收并储存热量，从而抑制路面升温；在夜间低温时，PCM通过从液态向固态转变（凝固）释放储存的热量，从而延缓路面降温或抑制结冰。尽管已有相当数量的研究证实了PCM在调节路面温度方面的潜力，但如何选择合适的PCM类型、掺加工艺，并平衡其对混合料力学性能的影响，尚无统一的规范或共识。因此，本文的目标是提供一个全面的概述，作为选择、掺加和评估沥青混合料用PCM的有效工具，识别现有文献中的关键空白，并提出基于实际应用条件的实用标准，以期指导未来的研究和应用。
本文围绕PCM选择与应用于沥青混合料的六大核心议题展开系统论述。
第一，PCM的类型及其特性。 文章将PCM主要分为三类：有机类、无机类和共晶类。有机类PCM（如石蜡、聚乙二醇、脂肪酸等）化学性质稳定、无腐蚀性、循环性能好且潜热值高，但通常导热系数较低。无机类PCM（如水合盐、熔盐共晶物）潜热值高、相变温度范围广，但可能经历循环效率衰减、具有腐蚀性且难以封装。共晶类PCM是通过混合两种或以上有机/无机物质形成的定制化合物，可以调整其相变温度和焓值以获得特定性能。文献分析显示，在已研究的PCM中，聚乙二醇（PEG）是占比最高（34%）的有机PCM，其具有显著的潜热、可调的相变温度、优异的热/化学稳定性及非腐蚀性，是当前最有前景的研究对象之一。理解不同类型PCM的特性是选择的基础，直接关系到其与沥青混合料的兼容性和最终效能。
第二，PCM在沥青混合料中的掺加方法。 这是文章论述的核心，涉及三个相互关联的决策层面。首先，是PCM的使用形态。直接掺加法将PCM未经处理直接加入混合料，工艺简单但易导致PCM泄漏、破损或与沥青发生不利反应，从而影响混合料的机械性能。载体材料法通过多孔材料（如膨胀粘土、膨胀石墨）或支撑材料（如SiO₂、聚丙烯酰胺）来吸附、负载或包裹PCM，以保护PCM并防止泄漏。封装法则是在PCM颗粒表面包覆一层外壳（如聚合物、SiO₂、水泥浆体），以完全隔绝PCM与外部环境，增强其机械强度并防止相变泄漏，但需注意外壳材料的热传导性。文献分析表明，使用支撑材料和封装是最常见的掺加形式。其次，是在混合料生产过程中的掺加工艺，主要分为湿法和干法。湿法工艺将PCM先与沥青结合料混合，制成改性沥青，再与集料拌和。其优点是PCM分布均匀，受热时间短。干法工艺则直接将PCM颗粒（或PCM负载颗粒）作为集料替代物或添加剂，在集料与沥青拌和时加入。其中，作为集料替代物需要考虑PCM颗粒的级配与体积替换率；作为添加剂则是在拌和过程中直接加入。分析显示，湿法和干法两种工艺的使用频率几乎相当。最后，是PCM的掺量。文章指出，研究中的PCM掺量变化范围很大（按混合料质量计1.5%~20%，按沥青质量计3%~50%），不存在一个通用的“最佳掺量”。掺量的确定必须在温度调控效果与沥青混合料机械性能（如高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性）之间寻求平衡。过高的掺量往往会导致力学性能的下降。因此，文章强调必须针对特定的PCM、掺加方式和预期目标，通过试验来确定最优掺量。
第三，PCM的表征与沥青混合料的性能测试。 为确保PCM的有效性，必须对其进行全面的表征测试，常用的方法包括：傅里叶变换红外光谱（FTIR，用于化学结构鉴定）、热重分析（TGA，用于热稳定性评估）、差示扫描量热法（DSC，用于测定相变温度与潜热焓值）、扫描电子显微镜（SEM，用于观察微观形貌）和X射线衍射（XRD，用于分析晶体结构）。作者分析发现，DSC是100%研究都会采用的核心测试。此外，验证含PCM沥青混合料温控效果的直接方法是进行热学试验：在实验室内通过模拟太阳辐射的灯具，或在户外真实环境条件下，对含有和不含PCM的沥青试件进行温度监测，对比其升温和降温曲线。文献总结的降温效果范围在1.5°C至10.5°C之间，具体效果取决于PCM类型、掺加方式和目标气候条件。同样重要的是，必须对含PCM的新型沥青混合料进行全套力学性能测试（如马歇尔稳定度、车辙试验、水敏感性试验、疲劳试验等），以验证其是否满足路面设计规范。文章通过大量文献数据汇总成表格，展示了不同PCM体系对沥青混合料各项力学指标（如高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等）的具体影响，结果好坏参半，进一步印证了平衡热学与力学性能的挑战性。
第四，PCM应用于沥青路面的效益与挑战。 文章系统归纳了PCM的主要效益：1. 温度控制：有效缓解路面夏季高温（减轻车辙风险）和冬季低温（延缓结冰或减缓低温开裂）。例如，有研究使夏季路面最高温度降低了8.9°C，或在冬季显示了更高效的融雪潜力。2. 延长寿命：通过减少温度应力，理论上可延长路面使用寿命（有研究预测可达5年）。然而，文章也明确指出，PCM的有效集成面临诸多挑战。最关键的是如何在获得理想温控效果的同时，保持或最小化对沥青混合料力学性能的负面影响。PCM的泄漏、与沥青的相容性差、在混合料生产的高温（140°C–180°C）和机械剪切作用下发生破损或性能退化，都是实际应用中的主要障碍。因此，文章强调，PCM的选择不能仅仅基于其热物性，还必须考虑其在沥青混合料生产、摊铺压实及服役期间所承受的全过程工况。
第五，PCM选择的一般性考量框架。 基于前述分析，文章总结并提出了一套系统的PCM选择关键因素框架（如表1所示），涵盖五大方面：1. PCM类型（有机、无机、共晶）；2. 掺加方法（使用形态：直接、载体、封装；掺加工艺：湿法、干法）；3. 热学性能（PCM本身表征及混合料热学测试）；4. 力学性能（对沥青结合料和混合料的力学性能测试）；5. 一般性考虑（混合料生产温度、与集料的摩擦、压实压力、服役温度循环、交通荷载及水侵蚀）。这套框架为研究人员和工程师提供了一个清晰、全面的决策路径，强调必须从材料特性、工艺可行性和服役环境等多维度进行综合评估。
第六，未来研究方向与结论。 文章指出了当前研究的若干空白和未来亟待开展的工作：1. 长期性能评估：需要在真实环境和荷载条件下，考察含PCM路面的长期热学性能重复性、材料降解及相变能力。2. 设计标准符合性：系统分析含PCM混合料在不同路面结构、交通等级和气候区下的设计标准适应性。3. 实际工程验证：开展足尺试验路或实际路段铺筑，以验证其热-力行为。4. 经济可行性分析：进行大规模应用的成本效益评估。5. 技术协同：探索PCM与其他添加剂或可持续技术的复合使用。6. 跨学科与智能化：结合化学、力学、热力学等多学科知识开发新型PCM，并考虑与路面传感器结合，实现性能实时监测与优化。文章最终得出结论：PCM在调控沥青路面温度、减轻UHI效应、延长路面寿命方面具有巨大潜力。然而，不存在适用于所有情况的单一解决方案。PCM的成功应用高度依赖于预期目的、期望效果以及特定的工程条件。最受关注的PCM是聚乙二醇（PEG），其最常用的载体是SiO₂和聚丙烯酰胺，而湿法掺加工艺较为常见。温度调节效果在1.5°C至10.5°C之间。未来的研究应致力于优化现有成果，并朝着标准化应用的方向努力。
本文的价值在于，它不仅仅是对已有文献的简单罗列，而是通过系统性的梳理、分析和归纳，构建了一个逻辑严密、层次分明的知识体系与实践指南。它清晰地阐明了从PCM材料选择到最终路面性能评估的完整技术链条中的关键决策点、潜在风险及平衡考量，对于推动PCM在沥青路面中的科学研究和工程化应用具有重要的指导意义。文中引用了大量截至2024年10月的最新研究数据，并制作了多个汇总表格和示意图，使得信息呈现清晰、论据充分，极大地增强了文章的可读性和参考价值。