近日，中国科学院金属研究所等在无机塑晶材料KPF6中首次发现了全温区压卡效应，单个材料可覆盖室温、液氮、液氢和液氦典型制冷温区，这是迄今为止唯一的全温区固态相变制冷材料。相关成果发表在《自然·通讯》。
由于排放和能耗问题，传统气体压缩制冷技术备受关注，学术界和工业界均在积极寻找解决方案。在此背景下，固态相变制冷技术应运而生，近年来经历了快速发展。固态相变制冷技术基于固体材料中外场诱导的各类相变，依外场不同可分为磁卡效应、电卡效应、弹卡效应和压卡效应。在相变温度附近，外场可有效地改变相变热力学势垒和能级。因此，固态相变制冷效应均出现在相变温度附近一个较小的范围，要实现较宽温区的连续制冷，必须将多个具有不同相变温度的材料串联形成多级制冷。
KPF6在室温为面心立方相，PF6八面体呈现了各向同性的随机旋转，随着温度降低，分别在257K转变为单斜相II，随后在219K转变为单斜相I。前期研究表明，在室温附近施加压力产生高压菱方相从而导致了庞压卡效应，调控材料颗粒尺寸可在低场下获得较大的可逆压卡熵变。在此次研究中，团队利用自研的压卡效应绝热温变测量装置，直接测量了KPF6在室温至液氮温区绝热温度变化：250M Pa压力下，室温为12 K，77.5 K为2.5 K。
通过综合运用实验室原位高压拉曼散射谱仪和日本J-PARC的高压中子衍射谱仪，团队获得了上百个温度-压力组合条件下的结构信息，绘制了完整的高压相图，第一性原理计算复现了高压相变特征。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-63068-z
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