我國發現世界首個全溫區固態相變制冷材料

傳統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的替代方案，固態相變制冷技術 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”）會發生變化，這個過程會吸收或釋放熱量，從而實現制冷。現有的這些方法都有一個共同的局限：它們的制冷效應只發生在其“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，這給科學家帶來很大難題。

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℃）的極低溫區實現制冷效應，這是迄今為止唯一的全溫區固態相變制冷材料 。

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，它會經歷兩次結構變化（相變），轉變為不同的單斜結構。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日發表在《自然-通訊》上，為開發新一代高效、環保的全固態制冷技術提供了重要的支撐。

△傳統壓卡效應與全溫區壓卡效應的比較。

（總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉）