科學家提出“綠色制冷”新思路
中科院合肥研究院固體所團隊突破“固態-固態”相變制冷材料研究的傳統思維,提出“通過靜水壓驅動液-固相變實現制冷效應”(液態-固態)創新思想,在正構烷烴體系中獲得室溫龐壓卡效應,為發展綠色環保的新型制冷技術開辟新思路。相關成果日前發表于《自然-通訊》。
態相變制冷材料在磁場、電場等外場驅動下迅速發生熱響應,即固態相變熱效應。該效應從周邊環境中吸熱和放熱,利用吸熱過程產生制冷效果。這類材料對環境影響極小,但制冷性能難以與傳統氣體制冷劑相匹敵,這阻礙其實際應用。圖片來源:中科院合肥研究院
固態、液態是兩種常見的物質形態,兩態之間的分子、原子有序度存在巨大差異,液-固相變時伴隨著極其巨大的熵變,遠高于固態相變時發生的熵變。同時,由于液態、固態的密度差異較大,相變時體積也會發生顯著變化,使得相變溫度對壓力敏感,因此可以通過施加壓力進行驅動,從而發生巨大熱響應即壓卡效應。
受液態-固態相變特征的啟發,研究團隊首次提出利用壓力驅動液-固相變實現龐壓卡效應思路,在正構烷烴中發現低壓力驅動的龐壓卡效應。
研究還發現,不管是固態還是液態,施加壓力時正構烷烴內部均可形成靜水壓,避免使用時傳壓介質的添加,因此可提高冷量密度,便于制冷設備的小型化;此外,正構烷烴成本低廉,物理化學性能穩定,工作溫窗可調,相變過程可逆且不產生有害排放??傊?,正構烷烴類材料在相變制冷領域具有廣闊應用前景。
此次研究為研發基于壓卡效應的新型綠色制冷技術提供新思路并奠定材料基礎,也為探索性能更加優異的新型龐壓卡材料指明方向。本文轉自:國際在線