我国科研人员发现“溶解压卡效应” 开辟绿色制冷新路径
新华社沈阳1月22日电(记者王莹)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。

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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。

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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”。

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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。
【责任编辑:谷玥】
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