制冷行业新技术--固态制冷减少碳排放

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目前，冰箱和空调消耗了全球五分之一的能源。随着全球气温持续上升，制冷需求只会继续攀升。此外，绝大多数冰箱和空调使用的气体是有毒的、易燃的温室气体，它们泄漏到空气中后，也会加剧全球变暖问题。据美国优睿科网站（eurekalert.org）10月9日报道，英国剑桥大学的研究人员开发了一种新设备，有望替代大部分冰箱和空调中使用的有毒、易燃的温室气体。

该设备是由基于氧和三种金属元素组成的PST材料打造的，并表现出了最大电热效应。根据这项研究成果，研究人员可以开发出高效的固态冰箱和空调，并且不再使用体积庞大、价格昂贵的磁体。相关成果刊登于《自然》杂志。

论文作者、剑桥大学材料科学与冶金学博士Xavier Moya说：“当人类面对气候变化的巨大挑战以及将碳排放减少到零的压力时，我们不仅需要关注能量的产生，也需要了解它的消耗过程。”

目前的制冷系统大多采用气体压缩制冷技术，但这种技术所采用的材料会对环境产生不利影响。基于固态相变热效应的制冷技术作为一种最具希望的替代技术，近几十年受到广泛关注。

研究人员一直试图通过用固态磁性材料（如钆）代替这些气体来改进冷却技术。然而，由于热变化是由永久磁体的有限磁场驱动的，原型器件的性能一直受到限制。

在今年早些时候发表的一项研究中，剑桥领导的团队发现了一种便宜的、可广泛使用的固体，可能会替代传统冷却液。然而，开发用于冷却的这种材料将涉及许多新的其他的工作，剑桥团队正在加快这些工作的进行。

在当前的研究工作中，热变化是由电压驱动的。Moya说：“从工程的角度来看，用电压来驱动冷却更为简单，而且可以在不需要磁铁的情况下重新利用现有的设计原则。”

剑桥大学的研究人员与来自哥斯达黎加、日本的同仁展开了合作，使用高质量的PST层夹持金属电极，使PST能承受更高的电压，并在更广的温度范围内产生了更好的冷却效果。论文作者Neil Mathur教授说：“用性能更好、不需要永磁体的材料取代磁性冰箱的核心部件，可能会改变冷却技术的现有格局。”

接下来，该团队将使用高分辨率显微镜观测PST的微观结构，并作进一步优化，以使其适应更高的电压。