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像冰箱和空調(diào)這樣的設(shè)備從材料的相變循環(huán)中獲得其冷卻能力。在氣態(tài)形式下，制冷劑通常是一種氫氟碳化物（HFC），將從其周?chē)諢崃浚瑥亩鋮s一個(gè)房間或冰箱內(nèi)部。然后，這種氣體進(jìn)入壓縮機(jī)，將其壓縮，變成液體，并釋放出儲(chǔ)存的熱量，排放到外面。隨著壓力的降低，液體被允許膨脹成氣體，再次開(kāi)始循環(huán)。這就是所謂的壓卡效應(yīng)。

這是一個(gè)有效的過(guò)程，幾十年來(lái)一直為我們服務(wù)，但是這些氫氟碳化物在使用過(guò)程中，如果被損壞，以及在被移動(dòng)或處理時(shí)，會(huì)從設(shè)備中泄漏出來(lái)。一旦進(jìn)入大氣層，它們是比二氧化碳更有力的氣候變化驅(qū)動(dòng)因素，因此找到減少這些排放的方法是環(huán)境行動(dòng)計(jì)劃的一個(gè)關(guān)鍵部分。

仍然可以進(jìn)行壓卡效應(yīng)的固體制冷劑可以幫助解決這個(gè)問(wèn)題。這項(xiàng)新研究從一個(gè)被稱為金屬鹵化物鈣鈦礦的類別中發(fā)現(xiàn)了一種有希望的材料，這種材料作為新一代的太陽(yáng)能電池材料已經(jīng)很出色。在這種情況下，這種材料可用于冷卻，其方式與那些在液態(tài)和氣態(tài)之間切換的材料基本相同，只是它在這兩個(gè)形態(tài)下都是固體。

這些固體制冷劑材料的秘密在于其原子結(jié)構(gòu)。通常情況下，它們是由長(zhǎng)長(zhǎng)的柔性分子鏈組成的，是無(wú)序的，有點(diǎn)軟綿綿的，但在壓力下，它們會(huì)變硬，變成更有序的狀態(tài)，在這個(gè)過(guò)程中釋放熱量。釋放壓力，它們可以再次從周?chē)h(huán)境中吸收熱量。雖然這兩種形態(tài)都是固體，但該團(tuán)隊(duì)將這種過(guò)渡比作部分融化的蠟。

該團(tuán)隊(duì)用一個(gè)原型設(shè)備展示了這個(gè)想法。固體制冷劑與水或油等惰性液體一起被裝入一個(gè)金屬管。一個(gè)液壓活塞對(duì)液體施加壓力，這反過(guò)來(lái)又將其傳遞給制冷劑。液體也有助于將熱量從系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移出去。

該系統(tǒng)顯示了前景，但該團(tuán)隊(duì)表示仍有一些問(wèn)題需要解決。首先，所涉及的壓力在液壓系統(tǒng)中是可能的，但對(duì)于消費(fèi)者設(shè)備來(lái)說(shuō)有點(diǎn)太高了--大約2900 psi，而傳統(tǒng)空調(diào)的最高壓力是150psi。其他特定的材料也可能更好地傳導(dǎo)熱量。

其他科學(xué)家已經(jīng)研究了使用塑料晶體或形狀記憶合金作為潛在的固態(tài)制冷劑。隨著更多的工作，這類新材料可以幫助使冷卻設(shè)備更加環(huán)保。

這項(xiàng)新的研究在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)秋季會(huì)議上發(fā)表，該團(tuán)隊(duì)的介紹可以在下面的視頻中看到。