我国发现世界首个全温区固态相变制冷材料

我国发现世界首个全温区固态相变制冷材料

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  传统的冰箱和空调使用的气体压缩制冷技术存在能耗高等问题。为此,全球的科学家和工程师都在努力寻找更优的替代方案,固态相变制冷技术就是其中一种前景广阔的解决方案。

  这项技术的核心是利用固体材料的一种特性:当外界施加不同的“场”(如磁场、电场或压力)时,材料的内部结构(称为“相”)会发生变化,这个过程会吸收或释放热量,从而实现制冷。现有的这些方法都有一个共同的局限:它们的制冷效应只发生在其“相变温度”附近一个很小的温度范围内(通常只有正负10开尔文左右,即约正负10摄氏度)。为了实现大范围的温度变化,必须把许多个不同相变温度的材料像串糖葫芦一样组合起来,做成多级制冷装置,这给科学家带来很大难题。

  近日,中国科学院金属研究所科研团队取得了一项重要突破。他们在一种名为六氟磷酸钾(KPF6)的无机塑晶材料中,首次观察到了“全温区压卡效应”

  通过施加压力,KPF6能在从室温(约25℃)到液氮(-196℃)、液氢(-253℃)甚至液氦(-269℃)的极低温区实现制冷效应,这是迄今为止唯一的全温区固态相变制冷材料

  KPF6材料在室温常压下是一种面心立方结构,其内部的PF6分子团可以自由地随机旋转。当温度降低或压力增大时,它会经历两次结构变化(相变),转变为不同的单斜结构。正是这些相变过程导致了强大的吸热或放热效应。

  这项研究成果于北京时间8月20日发表在《自然-通讯》上,为开发新一代高效、环保的全固态制冷技术提供了重要的支撑。

(文章来源:央视新闻)


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