北京
制冷技術是現代社會的重要基礎性技術，目前廣泛使用的氣體壓縮制冷技術雖為經濟社會發展做出了巨大的貢獻，卻也存在能耗高和碳排放量大等問題。為滿足節能減排需求，研究人員近年來著力開發固態相變制冷材料，這類材料通過壓力或磁場變化實現吸放熱，避免了氣體工質的排放問題。然而，固態材料固有的導熱慢、界面熱阻大等缺陷，嚴重制約了其在實際大功率場景中的應用。
▲壓力調控溶液析出/溶解產生冷量，冷液被泵送至負載實現制冷
近日，中國科學院金屬研究所等在制冷技術領域取得突破——首次發現“溶解壓卡效應”，有望同時攻克制冷領域的低碳排放、大制冷量和高換熱效率三大核心挑戰。
金屬所研究團隊在實驗中發現，硫氰酸銨（NH?SCN）溶液在壓力變化下表現出驚人的熱效應：加壓時鹽析出并放熱，卸壓后鹽迅速溶解并強力吸熱，室溫下溶液溫度可在20秒內驟降近30°C，在高溫環境下降溫幅度更高，遠超已知固態相變材料性能。這一現象被命名為“溶解壓卡效應”。
該效應將制冷工質與換熱介質合二為一：利用溶液本身流動性實現高效傳熱，同時通過溶解/析出過程提供巨大冷量，從而一舉打破長期以來困擾制冷領域的“低碳—大冷量—高換熱”不可能三角關系。
基于此效應，團隊設計出一套高效的四步循環系統：加壓升溫→向環境散熱→卸壓降溫→輸送冷量，單次循環即可實現每克溶液吸收67焦耳熱量，理論效率高達77%，展現出優異的工程應用潛力。
這項研究不僅提供了一種全新的制冷原理，更為發展高效、環保、可擴展的下一代制冷技術奠定了關鍵科學基礎。
來源：中國科學院金屬研究所
責任編輯：吳昊 潘鵬
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