Fasövergångar sker som värme (dvs. entropi) utbyts mellan material och miljö. När sådana processer drivs av tryck, den inducerade kylningseffekten kallas barokalorisk effekt, vilket är ett lovande alternativ till den konventionella ångkompressionscykeln.

För riktiga applikationer, det är önskvärt att ett material har större entropiförändringar inducerade av mindre tryck. Nyligen, ett internationellt forskarlag ledd av Prof. Li Bing från Institutet för metallforskning vid den kinesiska vetenskapsakademin har funnit att en klass av oordnade material som kallas plastkristaller uppvisar rekordstora barokaloriska effekter under mycket svagt tryck. De typiska entropiförändringarna är ungefär flera hundra joule per kilogram per kelvin, vilket är 10 gånger bättre än tidigare material.

Använder storskaliga anläggningar i Japan och Australien, teamet avslöjade att de ingående molekylerna i dessa material är omfattande orienterande störda på gittren och dessa material är i sig mycket deformerbara. Som ett resultat, en liten mängd tryck kan undertrycka den omfattande orienteringsstörningen. Som ett resultat, tryckinducerade entropiförändringar erhålls. Dessa två fördelar gör plastkristaller till det bästa barokaloriska materialet hittills.

Denna forskning är den första rapporten att entropiförändringar kan överstiga 100 joule per kilogram per kelvin. Det representerar de bästa resultaten bland alla kalorieffektmaterial (barokalorisk effekt liksom dess analoga effekter som magnetokaloriska, elektrokaloriska och elastokaloriska effekter), och betraktas som en milstolpe.

Det mikroskopiska fysiska scenariot som upprättats med hjälp av neutronspridningstekniken är till hjälp för att designa ännu bättre material i framtiden.

När det gäller kylapplikationer, plastkristallerna som rapporteras här är mycket lovande med tanke på att de är rikligt tillgängliga, miljövänlig, lättdriven och högpresterande.

Detta arbete pekar på en ny riktning för framväxande solid-state kylteknik.

Studien publiceras i Natur .