我国科研人员发现“溶解压卡效应” 开辟绿色制冷新路径

近日，中国科学院金属研究所李昺研究员团队与合作者在研究中发现“溶解压卡效应”，为下一代绿色制冷技术开辟了全新路径。相关研究成果于1月22日在国际学术期刊《自然》上发表。

　　为应对气候变化与节能减排需求，研究人员近年来着力开发固态相变制冷材料，这类材料通过压力或磁场变化实现吸放热，避免了气体工质的排放问题。然而，固态材料固有的导热慢、界面热阻大等缺陷，严重制约了其在实际大功率场景中的应用。

　　该研究团队在实验中发现，硫氰酸铵溶液在压力变化下表现出惊人的热效应：加压时盐析出并放热，卸压后盐迅速溶解并强力吸热，室温下溶液温度可在20秒内骤降近30摄氏度，在高温环境下降温幅度更高，远超已知固态相变制冷材料性能。这一现象被命名为“溶解压卡效应”。

　　科研人员介绍，“压卡效应”是指某些固体材料在外界压力改变时，内部结构就会发生相变，从而产生吸热或放热的现象。通过循环吸热放热就可以实现制冷效果。而“溶解压卡效应”是将压卡效应拓展至溶解热的情形，利用溶液本身流动性实现高效传热，同时通过溶解或析出过程提供巨大冷量，且水溶液不涉及碳排放，从而打破了长期以来困扰制冷材料领域的“低碳-大冷量-高换热”不可能三角关系。

　　基于此效应，团队设计出一套高效的四步循环系统：加压升温、向环境散热、卸压降温、输送冷量，单次循环即可实现每克溶液吸收67焦耳热量，理论效率高达77%，展现出优异的工程应用潜力。

　　科研人员表示，这项研究提供了一种全新的制冷原理，未来有望在工业冷却系统、数据中心散热、特种制冷设备等领域得到应用。