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《自然》发表中外科学家最新发现 制冷效率有望大幅提高

信息来源:coldchina.com  时间:2019-03-29  浏览次数:195

中青在线北京3月28日电(中国青年报·中青在线记者 邱晨辉) 今天,国际学术期刊《自然》(Nature)发表了由中国科学院金属研究所研究员李昺、张志东、任卫军等与日本、美国及澳大利亚科研人员的合作研究成果:在塑晶材料中发现庞压卡效应,该材料可用作新型制冷材料,有望大幅度提高制冷效率。

联合国统计数据显示,全球每年25-30%的电力被用于各种各样的制冷应用,而这些应用绝大部分依赖传统的气体压缩制冷技术,普遍使用对环境和人体有害的制冷剂。因此,寻求绿色、环保、低能耗的替代制冷方案已经成为学术界和工业界共同努力的方向。

据李昺介绍,固态相变制冷材料的性能主要由等温熵变所描述。经过数十年的发展,主流固态相变制冷材料的等温熵变提高到了50 J kg-1K-1(焦每千克开,比热容单位,记者注)左右,且需要较大的外场,这成为该技术走向应用的障碍。

中科院金属所科研人员选择了一种名为新戊二醇的塑晶材料,运用高压热测量技术、高压中子散射技术、高压同步辐射X射线衍射技术等,发现等温熵变最可达389焦每千克开,较传统固态相变制冷材料高出了一个数量级。

(塑晶材料与当前主流固态相变制冷材料的最大等温熵变的对比图。)

研究进一步揭示了塑晶材料出现压卡效应的深层次物理机制——塑晶高度无序,即分子取向不规则,相对较小的压力便能诱导这些结构发生变化,产生大幅度的熵变化。

李昺说,塑晶材料所需驱动压力小、成本低廉,将塑晶引入固态相变制冷材料研究领域,将丰富新一代制冷技术研究的材料体系,为发现和设计性能更加优异的材料提供了可能。据透露,当前我国高端制冷压缩机技术仍然欠缺,探索新的制冷技术方案则有望从根源上解决该技术领域的“卡脖子”问题。(教育科学部编辑)

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