科技日报记者 陆成宽
制冷技术关乎每个人的生活品质，未来它可能会迎来一场绿色变革。来自中国科学院金属研究所等单位的科研人员发现了一种全新的制冷机制——“溶解压卡效应”，有望同时解决当前制冷技术面临的碳排放高、制冷量有限与换热效率低三大难题，为开发下一代高效环保制冷技术提供了新路径。相关研究成果22日发表于《自然》杂志。
我们日常使用的空调、冰箱等制冷设备，大多依靠气体压缩制冷。这种制冷技术在我国贡献约2%的GDP，却消耗近20%的电力，同时产生7.8%的碳排放。近年来，科学家开始关注固态相变材料，它们靠磁场或压力等外场变化来制冷，不再使用温室气体，理论上更加环保。但受限于传热慢、界面热阻大等问题，固态相变制冷材料难以在大功率场景中应用。
在这项研究中，科研人员在实验中观察到，硫氰酸铵溶液在压力变化下表现出异常强烈的吸放热现象：加压时盐析出并放热，卸压后盐迅速溶解并吸热。“室温下，硫氰酸铵溶液温度可在20秒内骤降近30℃，在高温环境下降温幅度更大，远超已知固态相变材料性能。这一现象被我们命名为‘溶解压卡效应’。”论文共同通讯作者、中国科学院金属研究所研究员李昺告诉记者。
该技术的突破在于，将制冷工质与传热流体合二为一，利用溶液自身流动性实现高效传热，同时通过溶解、析出过程提供巨大冷量，从而一举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，我们设计出一套四步循环系统，模拟结果显示每克溶液单次循环可吸收67焦耳热量，理论效率高达77%，显示出良好的工程化潜力。”李昺说，“这项研究不仅提出了一种全新的制冷机制，也为发展面向数据中心等场景的高效、绿色制冷技术奠定了科学基础。”
（中国科学院金属研究所供图）
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