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使用新的固態氣壓熱材料的原型冷卻系統。圖片來源：亞當·斯拉夫尼
科技日報記者?張夢然
今夏全球酷熱難耐，空調的使用量劇增。但空調中的氫氟烴制冷劑是強效的溫室氣體，也是氣候變化的主要驅動力之一。研究人員在美國化學學會的秋季會議上報告了一種有朝一日可取代現有“空調”的原型設備。它更加環保，并使用固體制冷劑來有效地冷卻。
現有空調系統中使用的制冷劑造成的溫室效應比二氧化碳強數千倍，并且在處理或處置時可能會意外泄漏。傳統的制冷系統，通過使制冷劑在氣體或液體之間循環來工作。盡管這個循環是有效的，但對氣候變化的擔憂和對氫氟烴制冷劑更嚴格的監管正在促使人們尋找對環境更負責任的制冷劑。
固體制冷劑被認為是一個理想的解決方案。與氣體不同，固體不會從空調裝置泄漏到環境中。一種固體制冷劑的工作原理與傳統氣液冷卻系統相似，其使用壓力變化來進行熱循環，材料仍是固體，但內部分子結構發生了變化。研究人員稱，分子鏈從有序結構轉變為松弛結構的過程就像熔化蠟，當壓力釋放時，材料重新吸收熱量，完成循環。
然而，這種系統的缺點是需要昂貴的專用設備，這對于現實世界的冷卻應用來說并不實用。哈佛大學研究團隊報告了一種可在低得多的壓力下用作制冷劑的氣壓材料。這種被稱為金屬鹵化物鈣鈦礦的制冷劑，能在大約每平方英寸2722公斤的壓力下循環，是典型液壓系統可工作的壓力。
該團隊已建造了首個原型，展示了這些新材料在實際冷卻系統中的使用。該設備具有3個主要部分。一部分是裝有固體制冷劑和惰性液體（水或油）的金屬管；該裝置的另一部分是向液體施加壓力的液壓活塞；最后，液體有助于將該壓力傳遞給制冷劑，并有助于將熱量帶入系統。
在解決了工程挑戰后，該團隊表明，氣壓材料可作為功能性制冷劑，將壓力變化轉變為完整的溫度變化循環。這是第一個使用依賴壓力變化的固態制冷劑工作的冷卻系統，表明固態制冷劑可成為當前空調和其他冷卻裝置的可行替代品。
總編輯圈點
天氣熱，用空調，空調排放的溫室氣體，又會加劇天氣的炎熱，形成難解的循環。有統計顯示，到2050年，室內空調達到45億臺。科研人員提出了固體制冷劑的想法，在溫度變化時，其分子結構發生變化，但仍然是固體的狀態。這種固體制冷劑需要巨大的壓力來驅動熱循環，產生壓力的設備成本高昂，難以大規模推廣，更無法對傳統制冷劑進行替代。本文報告的新型材料，則可以在更低的壓力下充當制冷劑，為新的綠色制冷材料的應用開辟了道路。
關鍵詞： 溫室效應
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