压卡制冷材料及技术的现状与展望

摘要

压卡制冷材料是一类由压力驱动材料发生固态相变而释放/吸收相变潜热的固体材料。压卡制冷技术是以压卡材料为工质、以压力作为驱动力构建的新兴固态制冷技术。本文从压卡效应基本热力学、压卡材料体系和压卡制冷样机三个方面简要论述该领域的发展现状。近年来压卡材料体系蓬勃发展,涉及金属、无机非金属、有机物、有机-无机杂化材料等。庞压卡效应的发现使有机塑晶材料备受关注,因其大熵变、低驱动压力、成本低廉等优点成为最有希望获得应用的一类材料。相比于此,制冷样机的研制则略显滞后。样机设计中需要解决的核心问题是力-热的有效耦合,选择高导热系数流体作为传热及传压介质,通过调整流体的压力和流速,同时优化压卡制冷工质的几何构型有望获得最佳力-热有效耦合条件。在单级制冷的基础上,采用主动回热式压卡制冷方式可实现连续制冷。