据美国优睿科网站（eurekalert.org）10月9日报道，英国剑桥大学的研究人员开发了一种新设备，有望替代大部分冰箱和空调中使用的有毒、易燃的温室气体。设备是由基于氧和三种金属元素组成的PST材料打造的，并表现出了最大电热效应。根据这项研究成果，研究人员可以开发出高效的固态冰箱和空调，并且不再使用体积庞大、价格昂贵的磁体。相关成果刊登于《自然》杂志。论文作者、剑桥大学材料科学与冶金学博士Xavier Moya说：“当人类面对气候变化的巨大挑战以及将碳排放减少到零的压力时，我们不仅需要关注能量的产生，也需要了解它的消耗过程。”
目前，冰箱和空调消耗了全球五分之一的能源。随着全球气温持续上升，制冷需求只会继续攀升。此外，绝大多数冰箱和空调使用的气体是有毒的、易燃的温室气体，它们泄漏到空气中后，也会加剧全球变暖问题。
研究人员一直尝试着改进冷却技术，例如用钆等固体磁性材料取代这些温室气体。然而，由于热变化是由永磁体有限的磁场驱动的，迄今为止，原型器件的性能始终达不到要求。在今年早些时候发布的一项成果中，剑桥大学领导的研究小组发现了一种廉价的、应用广泛的固体，在带压条件下或能与传统制冷剂竞争。开发这种冷却材料涉及许多新的设计工作，因此剑桥大学团队一直在努力攻克遇到的难题。在现阶段，热变化是由电压驱动的。Moya说：“从工程的角度来看，使用电压驱动冷却过程比用压力驱动更简单。并且，这还能使现有设计原则脱离磁体的限制。”
剑桥大学的研究人员与来自哥斯达黎加、日本的同仁展开了合作，使用高质量的PST层夹持金属电极，使PST能承受更高的电压，并在更广的温度范围内产生了更好的冷却效果。论文作者Neil Mathur教授说：“用性能更好、不需要永磁体的材料取代磁性冰箱的核心部件，可能会改变冷却技术的现有格局。”
接下来，该团队将使用高分辨率显微镜观测PST的微观结构，并作进一步优化，以使其适应更高的电压。
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编译：雷鑫宇 审稿：阿淼 责编：张梦
期刊来源：《自然》 期刊编号：0028-0836
原文链接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-10/uoc-esc100719.php
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