中國(guó)科學(xué)院金屬研究所李昺研究員團(tuán)隊(duì)與合作者在制冷技術(shù)領(lǐng)域取得重要突破——首次發(fā)現(xiàn)“溶解壓卡效應(yīng)”。據(jù)介紹，該發(fā)現(xiàn)為下一代綠色制冷技術(shù)開辟了全新路徑，有望同時(shí)攻克制冷領(lǐng)域的三大核心挑戰(zhàn)：低碳排放、大制冷量和高換熱效率。該研究成果22日發(fā)表在《自然》期刊上。
目前廣泛使用的氣體壓縮制冷技術(shù)雖貢獻(xiàn)了我國(guó)約2%的GDP，卻也消耗了近20%的電力，并產(chǎn)生了7.8%的有機(jī)氣體碳排放。為應(yīng)對(duì)氣候變化與節(jié)能減排需求，科研人員近年來(lái)著力開發(fā)固態(tài)相變制冷材料，這類材料通過(guò)壓力或磁場(chǎng)變化實(shí)現(xiàn)吸放熱，避免了氣體工質(zhì)的排放問題。然而，固態(tài)材料固有的導(dǎo)熱慢、界面熱阻大等缺陷，嚴(yán)重制約了其在實(shí)際大功率場(chǎng)景中的應(yīng)用。
李昺團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，硫氰酸銨溶液在壓力變化下表現(xiàn)出驚人的熱效應(yīng)：加壓時(shí)鹽析出并放熱，卸壓后鹽迅速溶解并強(qiáng)力吸熱，室溫下溶液溫度可在20秒內(nèi)驟降近30℃，在高溫環(huán)境下降溫幅度更大，遠(yuǎn)超已知固態(tài)相變材料性能。
這一現(xiàn)象被命名為“溶解壓卡效應(yīng)”。該效應(yīng)的突破性在于將制冷工質(zhì)與換熱介質(zhì)合二為一：利用溶液本身流動(dòng)性實(shí)現(xiàn)高效傳熱，同時(shí)通過(guò)溶解、析出過(guò)程提供巨大冷量，從而一舉打破了長(zhǎng)期以來(lái)困擾制冷領(lǐng)域的“低碳—大冷量—高換熱”不可能三角關(guān)系。
基于此效應(yīng)，李昺團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一套高效的四步循環(huán)系統(tǒng)：加壓升溫→向環(huán)境散熱→卸壓降溫→輸送冷量，單次循環(huán)即可實(shí)現(xiàn)每克溶液吸收67焦耳熱量，理論效率高達(dá)77%，展現(xiàn)出優(yōu)異的工程應(yīng)用潛力。
這項(xiàng)研究不僅提供了一種全新的制冷原理，更為發(fā)展高效、環(huán)保、可擴(kuò)展的下一代制冷技術(shù)奠定了關(guān)鍵科學(xué)基礎(chǔ)，在大型數(shù)據(jù)中心熱管理方面潛力巨大。（記者：李建斌）
