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我國科學家發現固態制冷新材料

來源:科技日報 陸成寬 郝曉明 訪問:747 時間:2019-03-29

  制冷對現代社會至關重要,聯合國統計數據表明,全球每年25%—30%的電力被用于制冷。來自中國科學院金屬研究所等單位的研究人員發現,塑晶(一類容易變形的無序固態晶體)具有龐壓卡效應,即壓力引起相變的冷卻效應,它可用作研發高端制冷技術的新材料,可能降低制冷能耗。這為下一代固態制冷技術的發展提供了新思路。相關研究成果于3月28日發表在《自然》雜志上。

  目前的制冷系統大多采用氣體壓縮制冷技術,但這種技術所采用的材料會對環境產生不利影響。基于固態相變熱效應的制冷技術作為一種最具希望的替代技術,近幾十年受到廣泛關注。這種技術采用的固態相變制冷材料會在遇到外部刺激時產生溫度變化。“但是,已有的固態相變制冷材料存在不足:熵的變化小,僅為幾十焦每千克開(J kg-1K-1),制冷能力差,限制了其應用。”論文第一兼通訊作者、中國科學院金屬研究所研究員李昺說。

  研究人員發現多種塑晶都可以在極小壓力的驅動下獲得巨大熵變,其中一種材料名為新戊二醇,其產生的熵變高達389焦每千克開,制冷能力較以往的固態相變制冷材料大大提升。這種優異性質要歸因于塑晶的獨特分子結構:塑晶高度無序,即分子取向排列不規則。這種無序結構很容易被壓縮,相對較小的壓力便能誘導這些取向無序的分子產生規則排列,從而產生大幅度的熵變。

  李昺指出,該研究中所報道的塑晶具有原材料豐富、環境友好和能耗低等優點,在制冷領域具有廣闊的應用前景。

  (原載于《科技日報》 2019-03-29 01版)

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