全球首個全温區固態製冷材料發現 有望革新冰箱製冷技術

科技日報記者 陸成寬

製冷材料領域迎來重要發現。來自中國科學院金屬研究所的科研人員，發現了一種名為六氟磷酸鉀的新型製冷材料。它能在從室温到接近絕對零度的温度區間實現製冷效果，是迄今唯一的全温區固態相變製冷材料。相關研究成果20日在線發表於《自然·通訊》雜誌。

當前，冰箱和空調普遍採用氣體壓縮製冷技術，不僅能耗較高，還存在有害氣體排放的風險。為解決這一問題，全球科研人員一直在尋找更好的替代方案，固態相變製冷技術便是備受關注的方向之一。這種技術藉助磁場、電場或壓力等外部刺激，促使固體材料發生相變並吸收或釋放熱量，從而實現製冷。

“然而，此前發現的固態製冷材料都存在一個共同缺陷，只能在相變温度附近很小的範圍內發揮作用。”論文通訊作者、中國科學院金屬研究所研究員李昺説，如果要實現大範圍温度變化，必須將多種具有不同相變温度的材料進行復雜拼接，這極大限制了其實際應用。

在這項研究中，科研人員在六氟磷酸鉀中首次觀測到“全温區壓卡效應”。實驗表明，通過施加壓力，這種材料可以在室温（約25℃）至液氮（-196℃）、液氫（-253℃）甚至液氦（-269℃）的寬温區持續實現製冷。

“這種材料通過內部結構變化實現吸熱放熱，是固態製冷劑，不涉及氣體排放。”李昺説，這一發現為開發新一代高效、環保的全固態製冷技術打開了全新的大門，未來有望徹底革新冰箱等製冷設備的設計理念。

（中國科學院金屬研究所供圖）