新闻快讯丨中国团队发现首个全域制冷材料助力开发新一代制冷技术

2025-10-22 13:34

2025年8月20日,中国科学院金属研究所李昺研究员团队的相关研究成果在国际学术期刊《自然 - 通讯》上线发表,该团队在六氟磷酸钾(KPF6)这种无机塑晶材料中,首次观察到 “全温区压卡效应”,六氟磷酸钾也成为全球首个全域制冷材料,为开发新一代高效、环保的全固态制冷技术打开了全新的大门。
(图源网络 侵删)

传统的冰箱和空调使用的气体压缩制冷技术存在能耗高、可能排放有害气体等问题,固态相变制冷技术是一种前景广阔的替代方案。固态相变制冷技术主要包括磁卡效应、电卡效应、弹卡效应、压卡效应等,不过,这些方法的制冷效应只发生在 “相变温度” 附近一个很小的温度范围内,为了实现大范围的温度变化,必须把许多个不同相变温度的材料组合起来,做成多级制冷装置,这给科学家带来很大难题。

六氟磷酸钾材料通过施加压力,能在室温(约 25°C)到液氮(-196°C)、液氢(-253°C)甚至液氦(-269°C)的宽温区实现制冷效应。六氟磷酸钾在室温常压下是面心立方结构,内部的六氟磷酸分子团可自由随机旋转,温度降低时会经历两次内部结构变化,转变为不同的单斜结构,对这些结构施加压力,均会转变为菱方结构,这些相变过程导致了强大的吸热或放热效应。

这一发现不仅在实验室数据表现上具有重要意义,更有望带来实际应用的变革。未来,基于这种材料的制冷系统可能不再需要压缩机、冷凝器等复杂部件,能耗可能会大幅降低,运行也几乎完全静音。在医疗、科研、航空航天、量子计算和超导技术等对低温环境有特殊需求的领域,六氟磷酸钾也可能发挥重要作用。

文章来源:国信中业科学技术院
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