2019-04-18 19:06:01
确定了制冷用绿色材料

来自英国和西班牙的研究人员发现了一种环保型固体,可以替代大多数冰箱和空调中使用的低效和污染性气体。

当受到压力时,新戊二醇的塑料晶体产生巨大的冷却效果 - 足以使它们与传统的冷却剂竞争。此外,该材料便宜,可广泛使用并且在接近室温下起作用。详情发表在Nature Communications杂志上。

目前在绝大多数冰箱和空调中使用的气体 - 氢氟烃和碳氢化合物(HFC和HC) - 是有毒和易燃的。当它们泄漏到空气中时,它们也会导致全球变暖。

“基于氢氟碳化合物和碳氢化合物的冰箱和空调效率也相对较低,”来自剑桥大学的泽维尔莫亚博士说,他与加泰罗尼亚政治大学的JosepLluísTamarit教授一起领导了这项研究。 “这一点很重要,因为制冷和空调目前吞噬了全球五分之一的能源,而且制冷需求只会增加。”

为了解决这些问题,世界各地的材料科学家都在寻找替代的固体制冷剂。 Moya是剑桥大学材料科学与冶金系的皇家学会研究员,也是该领域的领导者之一。

在他们最新发表的研究中,Moya和来自加泰罗尼亚政治大学和巴塞罗那大学的合作者描述了塑料晶体在压力下的巨大热变化。

传统的冷却技术依赖于压缩流体膨胀时发生的热变化。大多数冷却装置通过压缩和膨胀诸如HFC和HC的流体来工作。随着流体膨胀,温度降低,冷却周围环境。

对于固体,通过改变材料的微观结构来实现冷却。这种变化可以通过施加磁场,电场或通过机械力来实现。几十年来,这些热量效应已经落后于流体中的热变化,但是在新戊二醇(NPG)和其他相关有机化合物的塑料晶体中发现巨大的热量效应已经使这个领域变得平坦。

由于其化学键的性质,有机材料更容易压缩,NPG广泛用于油漆,聚酯,增塑剂和润滑剂的合成。它不仅可以广泛使用,而且价格低廉。

NPG的分子由碳,氢和氧组成,几乎是球形的,并且只是微弱地相互作用。这些松散的键在其微观结构中允许分子相对自由地旋转。

“塑料晶体”中的“塑料”一词不是指其化学成分,而是指其延展性。塑料晶体位于固体和液体之间的边界。

由于分子重构,压缩NPG产生前所未有的大的热变化。所达到的温度变化与在HFC和HC中商业开发的温度变化相当。

在塑料晶体中发现巨大的热量效应应该将热量材料带到研究和开发的最前沿,以实现安全的环保冷却而不影响性能。

Moya目前正在与剑桥大学商业化部门Cambridge Enterprise合作,将这项技术推向市场。

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