近日，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院等，在塑性超離子導體材料Ag2Te1-xSx中發(fā)現(xiàn)了高能量密度的壓卡效應。該材料在單位壓力下表現(xiàn)出的壓卡性能，優(yōu)于目前已知的多數(shù)無機壓卡材料。

　　壓卡制冷技術(shù)利用固態(tài)材料在等靜壓作用下的熵變或溫變實現(xiàn)制冷，不僅環(huán)境友好，理論能效也更高，被視為替代傳統(tǒng)制冷方案的候選技術(shù)之一。但是，當前領(lǐng)域研究聚焦材料的質(zhì)量熵變，忽略了體積熵變及其實際應用價值。

　　有限元模擬證實，在相同制冷量和等靜壓下，承載容器尺寸的縮小會增強其抗壓性能，為容器壁厚有效減薄提供可能，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的二次減重。這表明，高能量密度壓卡材料在實現(xiàn)制冷系統(tǒng)輕量化與緊湊化方面具有潛力。然而，目前已知材料的體積熵變值偏低，制約其實際應用。

　　科研人員研發(fā)了新型高密度Ag2Te1-xSx材料。研究發(fā)現(xiàn)，該材料在僅70 MPa的中等驅(qū)動壓力下，實現(xiàn)了0.478 J·cm-3·K-1的可逆體積熵變，刷新了當前無機壓卡材料的最高紀錄。其壓卡強度達6.82 mJ·cm-3·K-1·MPa-1，高于已報道的無機壓卡材料，甚至優(yōu)于新戊二醇等經(jīng)典的有機龐壓卡材料。

　　該材料呈現(xiàn)出巨大的體積壓卡效應，源于壓力誘導的立方相至單斜相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，以及相變過程中銀離子擴散動力學的顯著變化。該材料體系具備較高熱導率，有助于實現(xiàn)高效熱交換進而提升制冷效率；顯示出良好塑性，可加工成1毫米級小球或0.5毫米以下薄片；經(jīng)過劇烈塑性變形、熱沖擊循環(huán)及反復壓力加載/卸載后，其壓卡性能仍保持穩(wěn)定，展現(xiàn)出優(yōu)異的服役可靠性。

　　這一研究明確了能量密度在推動壓卡制冷系統(tǒng)小型化與輕量化的作用，并研發(fā)了新型Ag2Te1-xSx固態(tài)壓卡材料，實現(xiàn)了體積壓卡效應、力學加工性能和熱學性能的協(xié)同優(yōu)化，為下一代綠色制冷技術(shù)的開發(fā)提供了新的思路與材料平臺。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。

壓力容器重量與體積熵變關(guān)系，Ag2Te的壓卡性能與機理