Фазовые переходы происходят, когда тепло (т.е. энтропия) обменивается между материалами и окружающей средой. Когда такие процессы приводятся в действие давлением, эффект индуцированного охлаждения называется барокалорическим эффектом, который является многообещающей альтернативой обычному циклу сжатия пара.
Для реальных применений желательно, чтобы материал имел большие энтропийные изменения, вызванные меньшим давлением. Недавно международная исследовательская группа во главе с профессором Ли Бингом из Института исследования металлов Академии наук Китая обнаружила, что класс неупорядоченных материалов, называемых пластиковыми кристаллами, демонстрирует рекордные барокалорические эффекты при очень слабом давлении. Типичные изменения энтропии составляют около нескольких сотен джоулей на килограмм на кельвин, что в 10 раз лучше, чем в предыдущих материалах.
Используя крупномасштабные установки в Японии и Австралии, команда обнаружила, что составляющие молекулы этих материалов в значительной степени ориентированы беспорядочно на решетках, и эти материалы по своей природе очень деформируемы. В результате небольшое давление способно подавить обширное расстройство ориентации. В результате получены изменения энтропии, вызванные давлением . Эти два достоинства делают пластиковые кристаллы лучшим барокалорическим материалом на сегодняшний день.
Это исследование является первым сообщением о том, что изменения энтропии могут превышать 100 Дж на килограмм на Кельвин. Он представляет наилучшие результаты среди всех материалов с калорическим эффектом (барокалорический эффект, а также его аналогичные эффекты, такие как магнитокалорический , электрокалорический и эластокалорический эффекты), и считается вехой.
Микроскопический физический сценарий, созданный с использованием метода рассеяния нейтронов, полезен для разработки еще более качественных материалов в будущем.
Что касается применения в холодильной технике, пластиковые кристаллы, о которых здесь сообщается, являются очень многообещающими, учитывая, что они в изобилии доступны, экологически чистые, легко управляемые и высокопроизводительные.
Эта работа указывает на новое направление для новых технологий твердотельного охлаждения.
