我國科學家通過壓力驅動液-固相變實現制冷效應

    記者從中科院合肥研究院獲悉，該院固體物理研究所研究團隊突破了“固態-固態”相變制冷材料研究的傳統思路，提出了“通過靜水壓驅動液-固相變實現制冷效應”（液態-固態）這一創新思路，在正構烷烴體系中獲得了室溫龐壓卡效應，為發展綠色環保的新型制冷技術開辟了新的道路。研究成果日前發表在期刊《自然通訊》上。

    現有制冷設備主要采用氣體壓縮循環技術，通過制冷劑達到制冷效果。第一代制冷劑氟利昂因破壞臭氧層已基本停用。第二代制冷劑以氫氟碳化物為主。但氫氟碳化物的全球變暖潛能值是二氧化碳的幾百至上萬倍，具有強烈的溫室效應。未來30年氫氟碳化物等非二氧化碳強效溫室氣體的生產和消費量，將被強制消減80%以上。因此，發展綠色環保的新型制冷技術將是解決當前氣候變化問題、實現“雙碳”戰略目標的重要一環。

    固態相變材料在磁場、電場、單軸壓和凈水壓等外場驅動下會迅速發生熱響應，即固態相變熱效應。由于這類材料對環境影響極小，因此固態相變熱效應為研發新一代綠色制冷技術提供了可能。但現有固態相變制冷材料的制冷性能仍然難以與傳統氣體制冷劑匹敵。

    研究中，科研人員首次提出了利用壓力驅動液-固相變實現龐壓卡效應的創新思路，在正構烷烴中發現了低壓力驅動的龐壓卡效應。在低至50兆帕的壓力時便可驅動正構烷烴產生較高的等溫熵變，是已知固態相變壓卡材料最高值的三倍以上，甚至超越了部分商用氣體制冷劑的對應值，這也是壓力下驅動的絕熱溫變也達到現有壓卡材料的最高值。該類材料無需添加傳壓介質，便于制冷設備的小型化，且成本低廉、相變過程可逆且不產生有害排放。

    該研究成果為新型綠色制冷技術提供了新思路并奠定了材料基礎，也為探索性能更加優異的新型龐壓卡材料指明了方向。    記者吳長鋒