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《我国科学家发现固态制冷新材料》

  • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2019-04-05

  • 制冷对现代社会至关重要，联合国统计数据表明，全球每年25%-30%的电力被用于制冷。来自中国科学院金属研究所等单位的研究人员发现，塑晶（一类容易变形的无序固态晶体）具有庞压卡效应，即压力引起相变的冷却效应，它可用作研发高端制冷技术的新材料，可能降低制冷能耗。这为下一代固态制冷技术的发展提供了新思路。相关研究成果于3月28日发表在《自然》杂志上。

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  • 《我科学家发现固态制冷新材料》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2019-04-01
    • 制冷对现代社会至关重要，联合国统计数据表明，全球每年25％—30％的电力被用于制冷。来自中国科学院金属研究所等单位的研究人员发现，塑晶（一类容易变形的无序固态晶体）具有庞压卡效应，即压力引起相变的冷却效应，它可用作研发高端制冷技术的新材料，可能降低制冷能耗。这为下一代固态制冷技术的发展提供了新思路。相关研究成果于3月28日发表在《自然》杂志上。 目前的制冷系统大多采用气体压缩制冷技术，但这种技术所采用的材料会对环境产生不利影响。基于固态相变热效应的制冷技术作为一种最具希望的替代技术，近几十年受到广泛关注。这种技术采用的固态相变制冷材料会在遇到外部刺激时产生温度变化。“但是，已有的固态相变制冷材料存在不足：熵的变化小，仅为几十焦每千克开（J kg-1K-1），制冷能力差，限制了其应用。”论文第一兼通讯作者、中国科学院金属研究所研究员李昺说。 研究人员发现多种塑晶都可以在极小压力的驱动下获得巨大熵变，其中一种材料名为新戊二醇，其产生的熵变高达389焦每千克开，制冷能力较以往的固态相变制冷材料大大提升。这种优异性质要归因于塑晶的独特分子结构：塑晶高度无序，即分子取向排列不规则。这种无序结构很容易被压缩，相对较小的压力便能诱导这些取向无序的分子产生规则排列，从而产生大幅度的熵变。 李昺指出，该研究中所报道的塑晶具有原材料丰富、环境友好和能耗低等优点，在制冷领域具有广阔的应用前景。
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  • 《我国科学家发现新型热导率自主调控材料》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2021-03-16
    • 中国科学院合肥研究院固体所功能材料物理与器件研究部童鹏研究员课题组与计算物理与量子材料研究部张永胜研究员课题组合作，在六角硫化物中发现了温度驱动的巨大热导率跳变效应，并给出理论解释。该材料体系易于合成、原料环境友好，在热流主动控制领域具有潜在的应用价值。相关研究结果发日前表在期刊《Acta Materialia》上。  目前约90%能源的使用涉及热量的产生与操控。因此有效控制热量传导对于提高能源利用率、实现节能减排和可持续发展均具有重要意义。材料的热导率大小是决定其热传导能力的关键因素之一。然而，如果材料热导率随温度变化而发生突变，则可根据导热能力的不同实现对热流的自主控制。近年来此类材料已得到了研究人员的广泛关注。 研究人员发现六角相硫化物在低温反铁磁至高温顺磁相变处，热导率出现巨大的可逆跳变，变化率最大能超过200%，其远高于已知的典型固态热导率突变材料，如镍钛合金等。为了阐明热导率突变的物理机制，研究人员通过NiS对其电子能带结构计算，结合求解玻尔兹曼输运方程，发现高于相变温度的顺磁态为金属，具有较大的电子热导率。研究人员用少量金属银粘接六角硫化物，通过与基体之间形成的纳米过渡层，金属银对热应力起到了很好的缓冲和释放作用，显著地改善了材料的脆性，同时也提高了材料的机械加工性能和热循环稳定性。 由于六角硫化物体系材料体系易于合成、原料环境友好，因此在热流主动控制领域具有潜在的应用价值。当环境寒冷时，低热导率可以延缓热量散失，起到保温作用；而在炎热的环境下，高热导率有助于热量快速散发，防止器件过热。如可用于维持如电池、芯片的最佳工作温度。该材料也可以与具有相反热导率温度依赖关系的材料联合使用，构筑热二极管。 
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