中國科學院金屬研究所李昺研究員團隊與合作者在制冷技術(shù)領域取得重要突破——首次發(fā)現(xiàn)“溶解壓卡效應”。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，有望同時攻克制冷領域的三大核心挑戰(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)雖貢獻了我國約2%的GDP，卻也消耗了近20%的電力，并產(chǎn)生了7.8%的有機氣體碳排放。為應對氣候變化與節(jié)能減排需求，科研人員近年來著力開發(fā)固態(tài)相變制冷材料，這類材料通過壓力或磁場變化實現(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。
李昺團隊在實驗中發(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：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(nèi)驟降近30℃，在高溫環(huán)境下降溫幅度更大，遠超已知固態(tài)相變材料性能。
這一現(xiàn)象被命名為“溶解壓卡效應”。該效應的突破性在于將制冷工質(zhì)與換熱介質(zhì)合二為一：利用溶液本身流動性實現(xiàn)高效傳熱，同時通過溶解、析出過程提供巨大冷量，從而一舉打破了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，李昺團隊設計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)即可實現(xiàn)每克溶液吸收67焦耳熱量，理論效率高達77%，展現(xiàn)出優(yōu)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(fā)展高效、環(huán)保、可擴展的下一代制冷技術(shù)奠定了關鍵科學基礎，在大型數(shù)據(jù)中心熱管理方面潛力巨大。（記者：李建斌）
