由于排放和能耗問題，傳統氣體壓縮制冷技術備受關注，學術界和工業界均在積極尋找解決方案。近年來，固態相變制冷技術經歷了快速發展。該技術基于固體材料中外場誘導的各類相變，并依外場不同可分為磁卡效應、電卡效應、彈卡效應及壓卡效應。在相變溫度附近，外場可有效改變相變熱力學勢壘和能級。因此，固態相變制冷效應均出現在相變溫度附近較小的范圍。要實現較寬溫區的連續制冷，需將多個具有不同相變溫度的材料串聯形成多級制冷，如室溫磁卡制冷原型材料稀土釓和龐壓卡制冷原型材料新戊二醇，它們的制冷溫區分別在293K和315K附近約+/-10K的范圍。
近期，中國科學院金屬研究所研究員李昺和劉培濤團隊在無機塑晶材料KPF6中首次發現了全溫區壓卡效應，且單個材料可覆蓋室溫、液氮、液氫及液氦典型制冷溫區，這是迄今為止唯一的全溫區固態相變制冷材料。
無機塑晶材料KPF6在室溫為面心立方相，PF6八面體呈現了各向同性的隨機旋轉，即隨著溫度降低，分別在257K轉變為單斜相II，并在219K轉變為單斜相I。已有研究表明，在室溫附近施加壓力產生高壓菱方相，從而導致龐壓卡效應，且調控材料顆粒尺寸可在低場下獲得較大的可逆壓卡熵變。在該研究中，研究人員利用自研的壓卡效應絕熱溫變測量裝置，直接測量了KPF6在室溫至液氮溫區絕熱溫度變化：250M Pa壓力下，室溫下為12K，77.5K下為2.5K。進一步，研究人員綜合運用實驗室原位高壓拉曼散射譜儀和日本J-PARC的高壓中子衍射譜儀，獲得了上百個溫度-壓力組合條件下的結構信息，繪制了完整的高壓相圖，并通過第一性原理計算復現了高壓相變特征。
相關研究成果以All-temperature barocaloric effects at pressure-induced phase transitions為題，發表在《自然-通訊》（Nature?Communications）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院等的支持。
傳統壓卡效應與全溫區壓卡效應的比較
本文鏈接：科研人員發現全溫區壓卡效應http://www.sq15.cn/show-12-1642-0.html
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