相变储能技术是一种改善能源利用结构、提升能源利用效率的有效手段。微胶囊化的石蜡作为新型相变储能材料,能够解决能量在空间和时间上的供求关系出现不匹配的问题。但是,石蜡在微米尺度空间内的凝固过程中出现较大的过冷度,不利于其应用与发展。因此,探究石蜡相变材料在限域空间内成核的影响因素,以及晶体成核的强化手段和作用机理,有着十分重要的意义。本研究选择以石蜡为芯材的相变微胶囊作为研究对象,对相变材料在限域空间的凝固及强化成核手段等问题展开深入研究,具体工作如下:（1）研究在微米尺度空间下,相变微胶囊凝固的影响因素。基于同轴流微流控芯片制备粒径分布均匀的相变微胶囊。对单分散和多分散体系下相变微胶囊颗粒的凝固过程进行可视化实验。在平均粒径相同的情况下,通过对比不同分散体系下的过冷度,确定相变微胶囊粒径的多分散性对过冷度的影响。结果表明:在单分散体系下,随着相变微胶囊粒径的增大,相变微胶囊的过冷度逐渐降低。与单分散体系相比,在多分散体系中,随着多分散性指数PDI的增加,多分散体系与单分散体系的过冷度偏差也会随之增大。因此,粒径和粒径多分散性是决定相变微胶囊颗粒过冷度的重要因素。（2）研究异形纳米颗粒混合对限域空间内相变材料凝固成核的促进作用。选取片状TiO₂和球状TiO₂两种纳米颗粒进行不同比例的物理混合,增强TiO₂纳米颗粒悬浮液的分散稳定性。通过LUMiSizer稳定性分析仪对片球比、质量浓度不同的纳米颗粒悬浮液进行分散稳定性测试,同时以此悬浮液为相变微胶囊的芯材,搭建TiO₂纳米颗粒的分散稳定性与相变微胶囊过冷度之间的影响关系。结果表明:当异形TiO₂纳米颗粒片球比发生变化时,引起相变微胶囊过冷度变化的主要原因是由于不同片球比时纳米颗粒间空间位阻作用力不同。当TiO₂纳米颗粒的总质量浓度发生变化时,引起相变微胶囊过冷度变化的主要原因是司班80对纳米颗粒分散的影响。因此,控制TiO₂纳米颗粒的片/球比例和纳米颗粒浓度对降低相变微胶囊成核过冷度有重要作用。（3）研究超声波协同纳米颗粒对去离子水异质成核的促进作用。采用亲水性不同的纳米颗粒（Al₂O₃、SiO₂）稳定地分散在水中,并在凝固过程中引入超声作用,研究纳米颗粒浓度和超声强度对水的过冷度的影响,总结得到对降低水的过冷度有作用的纳米颗粒浓度和超声强度之间的关系,揭示超声波协同纳米颗粒强化成核的作用机制。结果表明:纳米颗粒和空化气泡均可充当成核剂,达到降低去离子水成核过冷度的目的。在超声和纳米颗粒的正作用区域,空化气泡损失掉的部分能够用纳米颗粒来补偿;而在超声和纳米颗粒的负作用区域,纳米颗粒由于吸附于气泡表面而导致其能提供的有效成核面积减小,无法补偿空化气泡损失掉的部分作用,从而导致在此区域去离子水的过冷度反而比其在超声单独作用下的过冷度更大。