傳統(tǒng)的冰箱和空調使用的氣體壓縮制冷技術存在能耗高等問題。為此,全球的科學家和工程師都在努力尋找更優(yōu)的替代方案,固態(tài)相變制冷技術就是其中一種前景廣闊的解決方案。
這項技術的核心是利用固體材料的一種特性:當外界施加不同的“場”(如磁場、電場或壓力)時,材料的內部結構(稱為“相”)會發(fā)生變化,這個過程會吸收或釋放熱量,從而實現(xiàn)制冷。現(xiàn)有的這些方法都有一個共同的局限:它們的制冷效應只發(fā)生在其“相變溫度”附近一個很小的溫度范圍內(通常只有正負10開爾文左右,即約正負10攝氏度)。為了實現(xiàn)大范圍的溫度變化,必須把許多個不同相變溫度的材料像串糖葫蘆一樣組合起來,做成多級制冷裝置,這給科學家?guī)砗艽箅y題。

近日,中國科學院金屬研究所科研團隊取得了一項重要突破。他們在一種名為六氟磷酸鉀(KPF6)的無機塑晶材料中,首次觀察到了“全溫區(qū)壓卡效應”。
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)實現(xiàn)制冷效應,這是迄今為止唯一的全溫區(qū)固態(tài)相變制冷材料。
KPF6材料在室溫常壓下是一種面心立方結構,其內部的PF6分子團可以自由地隨機旋轉。當溫度降低或壓力增大時,它會經(jīng)歷兩次結構變化(相變),轉變?yōu)椴煌膯涡苯Y構。正是這些相變過程導致了強大的吸熱或放熱效應。
這項研究成果于北京時間8月20日發(fā)表在《自然-通訊》上,為開發(fā)新一代高效、環(huán)保的全固態(tài)制冷技術提供了重要的支撐。

△傳統(tǒng)壓卡效應與全溫區(qū)壓卡效應的比較。
(總臺央視記者?帥俊全 褚爾嘉)
編輯:胡倩
責任編輯:陳翠
編審:吳山冠
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