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我國(guó)發(fā)現(xiàn)世界首個(gè)全溫區(qū)固態(tài)相變制冷材料
2025年08月21日 10:49:47
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：258
通過施加壓力，KPF6能在從室溫(約25℃)到液氮(-196℃)、液氫(-253℃)甚至液氦(-269℃)的極低溫區(qū)實(shí)現(xiàn)制冷效應(yīng)，這是迄今為止唯一的全溫區(qū)固態(tài)相變制冷材料。
傳統(tǒng)的蒸汽壓縮制冷技術(shù)廣泛應(yīng)用于日常生活，但存在能耗高、依賴易泄漏且可能造成溫室效應(yīng)的氟利昂類制冷劑等問題。而固態(tài)相變制冷，作為一種前景廣闊的替代技術(shù)，通過材料在外場(chǎng)(如磁場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力)作用下的相變來吸熱或放熱，具有高效、環(huán)保的巨大潛力。然而，長(zhǎng)期以來，該領(lǐng)域面臨一個(gè)核心瓶頸：任何一種固態(tài)制冷材料都只能在其特定的“相變溫度”附近一個(gè)很小的溫度區(qū)間內(nèi)工作，難以覆蓋從室溫到極低溫的廣闊溫區(qū)。
近日，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國(guó)家研究中心李昺研究員團(tuán)隊(duì)取得了一項(xiàng)重要突破。他們?cè)谝环N名為六氟磷酸鉀(KPF6)的無機(jī)塑晶材料中，首次觀察到了“全溫區(qū)壓卡效應(yīng)”。通過施加壓力，KPF6能在從室溫(約25℃)到液氮(-196℃)、液氫(-253℃)甚至液氦(-269℃)的極低溫區(qū)實(shí)現(xiàn)制冷效應(yīng)，這是迄今為止唯一的全溫區(qū)固態(tài)相變制冷材料。
研究人員介紹，六氟磷酸鉀材料在常溫常壓下，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的分子可以像芭蕾舞者一樣“自由旋轉(zhuǎn)”，處于一種高熵?zé)o序狀態(tài)。當(dāng)施加一定的壓力時(shí)，會(huì)“觸發(fā)開關(guān)”，迫使這些分子停止旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入一種有序的晶格結(jié)構(gòu)，這個(gè)過程會(huì)吸收大量熱量，從而產(chǎn)生制冷效果。撤去壓力后，分子恢復(fù)自由旋轉(zhuǎn)，并釋放熱量。通過循環(huán)施加和釋放壓力，就能實(shí)現(xiàn)連續(xù)的制冷循環(huán)，猶如一個(gè)高效、可靠的“熱開關(guān)”。
相關(guān)研究成果All-temperature barocaloric effects at pressure-induced phase transitions于近日發(fā)表在《自然-通訊》上。
參考資料來源：中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
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