近日，中國科學院金屬研究所研究員李昺團隊在一種名為六氟磷酸鉀（KPF6）的無機塑晶材料中，首次觀察到“全溫區壓卡效應”。由此，KPF6成為全球首個全域制冷材料，為開發新一代高效、環保的全固態制冷技術打開了大門。相關成果近日發表于《自然-通訊》。
傳統冰箱和空調使用的氣體壓縮制冷技術存在能耗高、可能排放有害氣體等問題。而固態相變制冷技術是一種前景廣闊的替代解決方案。
這項技術的核心是利用固體材料的特性，即當外界施加磁場、電場或壓力等不同“場”時，材料內部結構會發生變化，這個過程會吸收或釋放熱量，從而實現制冷。改變內部結構的技術主要包括磁卡效應、電卡效應、彈卡效應、壓卡效應等，但這些方法都有一個共同局限，即制冷效應只發生在“相變溫度”附近一個很小的溫度范圍內。為實現大范圍溫度變化，必須把多個不同相變溫度的材料組合起來，做成多級制冷裝置，這給科學家帶來很大挑戰。
團隊在KPF6無機塑晶材料中，首次觀察到“全溫區壓卡效應”。通過施加壓力，KPF6能在從室溫（約25℃）到液氮（-196℃）、液氫（-253℃）甚至液氦（-269℃）的極低溫區范圍內實現制冷，這是迄今唯一的全溫區固態相變制冷材料。
研究人員介紹，KPF6在室溫常壓下是一種面心立方結構，內部的六氟磷酸分子團可以自由隨機旋轉。當溫度降低時，它會經歷兩次內部結構變化，轉變為不同的單斜結構。這些結構受到壓力，均會轉變為另一種菱方結構。正是這些相變過程，產生了強大的吸熱或放熱效應。
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