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(dòng)力之一。研究人員在美國化學(xué)學(xué)會(huì )的秋季會(huì )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(huán)保，并使用固體制冷劑來(lái)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(shí)可能會(huì )意外泄漏。傳統的制冷系統，通過(guò)使制冷劑在氣體或液體之間循環(huán)來(lái) 工作。盡管這個(gè)循環(huán)是有效的，但對氣候變化的擔憂(yōu)和對氫氟烴制冷劑更嚴格的監管正在促使人們尋找對環(huán)境更負責任的制冷劑。
固體制冷劑被認為是一個(gè)理想的解決方案。與氣體不同，固體不會(huì )從空調裝置泄漏到環(huán)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(lái)進(jìn)行熱循環(huán)，材料仍是固體，但內部分子結構發(fā)生了變化。研究人員稱(chēng)，分子鏈從有序結構轉變?yōu)樗沙诮Y構的過(guò)程就像熔化蠟，當壓力釋放時(shí)，材料重新吸收熱 量，完成循環(huán)。
然而，這種系統的缺點(diǎn)是需要昂貴的專(zhuān)用設備，這對于現實(shí)世界的冷卻應用來(lái)說(shuō)并不實(shí)用。哈佛大學(xué)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(chēng)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(huán)，是典型液壓系統可工作的壓力。
該團隊已建造了首個(gè)原型，展示了這些新材料在實(shí)際冷卻系統中的使用。該設備具有3個(gè)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?yōu)橥暾臏囟茸兓h(huán)。這是第一個(gè)使用依賴(lài)壓力變化的固態(tài)制冷劑工作的冷卻系統，表明固態(tài)制冷劑可成為當前空調和其他冷卻裝置的可行替代品。