我國發現世界首個全温區固態相變製冷材料

傳統的冰箱和空調使用的氣體壓縮製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，固態相變製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，從而實現製冷。現有的這些方法都有一個共同的侷限：它們的製冷效應只發生在其“相變温度”附近一個很小的温度範圍內（通常只有正負10開爾文左右，即約正負10攝氏度）。為了實現大範圍的温度變化，必須把許多個不同相變温度的材料像串糖葫蘆一樣組合起來，做成多級製冷裝置，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*“全温區壓卡效應”*。

通過施加壓力，KPF6能在從室温（約25℃）到液氮（-196℃）、液氫（-253℃）甚至液氦（-269℃）的極低温區實現製冷效應，這是迄今為止唯一的全温區固態相變製冷材料。

KPF6材料在室温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。當温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。

這項研究成果於北京時間8月20日發表在《自然-通訊》上，為開發新一代高效、環保的全固態製冷技術提供了重要的支撐。

△傳統壓卡效應與全温區壓卡效應的比較。

（總枱央視記者 帥俊全 褚爾嘉）