تكنولوجيا التبريد قد لعبت دورا حيويا في المجتمع العديد من المناطق اليوم من الإنتاج الصناعي والزراعي والحياة اليومية، وتشير إحصاءات الأمم المتحدة أن يستخدم 25-30 من الكهرباء في العالم سنويا لمجموعة واسعة من تطبيقات التبريد. معظم هذه التطبيقات تعتمد على التكنولوجيا التقليدية الغاز ضغط التبريد والبيئة والاستخدام الواسع النطاق للمواد التبريد الضارة. لذلك، تسعى إلى اللون الأخضر، صديقة للبيئة، وأصبحت حلول التبريد البديل المنخفضة للسلطة الأوساط الأكاديمية والصناعة الاتجاه إلى العمل معا.

في السنوات الأخيرة، ويعتبر تأثير حراري الصلبة تقنية التبريد دولة قائمة التغيير المرحلة الصلبة (الآثار السعرات الحرارية) ليكون أكثر واعدة للغاز التبريد المضغوط لتحل محل الحلول التقنية التقليدية. الصلبة مرحلة تغيير تأثير حراري تشمل تأثير magnetocaloric (تأثير magnetocaloric، MCE)، وتأثير الكهربائي للبطاقة (تأثير electrocaloric، ECE)، ولعب الورق تأثير (تأثير elastocaloric، اللجنة الاقتصادية لأوروبا) وتأثير رقة ضغط (barocaloric الواقع قبل الميلاد). وقد استمدت الثلاثة الأولى من حقل المقابلة من تنظيم درجة ترتيب نظام الحديد (ferroics) العزم المغناطيسي، أو بنية مجالات الاستقطاب متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف من البلورات، وهذه الأخيرة غالبا ما يتم توجيهك إلى المرحلة الانتقالية التي يسببها ضغط التركيب البلوري. الصلبة خصائص مرحلة التحول بشكل رئيسي من قبل الكون متساوي من المواد غازات التبريد يصبح وصفها. ورقة ضغط دورة تأثير التبريد الصلبة، كما هو مبين في الشكل. اتبع ما سبق الفهم المادي، وبعد عدة عقود من التنمية، وتعميم الحالة الصلبة المواد مرحلة تغيير متساوي الحرارة الكون التبريد يصبح ارتفع إلى نحو 50 J كغ-1K-1، ويتطلب حقل كبير، مما يشكل عائقا أمام التكنولوجيا إلى التطبيق. لذلك، وكيفية تحسين أداء التبريد الحالة الصلبة مرحلة تغيير المواد أصبح موضوع البحث كل من الأهمية المادية والقيمة التطبيق.

معهد وظيفية المواد من جهاز زميل أبحاث المعادن وبينغ لي، سائلة، رن Weijun فريق يتألف اكتشفوا الجزيئية توجهي بطاقة ضغط تأثير النظام، بناء على سلسلة من مادة الكريستال البلاستيكية العضوية متساوي يشار إلى (بلورات البلاستيك) في الكون تغيير ما يصل الى 687 J كغ-1K-1، مقارنة مع التقليدية الصلبة المواد مرحلة تغيير أعلى من التبريد واحد أمر من حجم (الشكل 2). البلاستيك هي فئة من المواد الصلبة البلورية المختلين للغاية، والتوجه الجزيئية وحدة بنيوية عضوية أو غير عضوية عشوائي تماما، ولكنه يشكل موقف النقطه الوسطى من بعيد المدى أمر شعرية. في هذه الأنظمة، والضغط القيادة المطلوب هو منخفضة جدا، والمواد هي رخيصة جدا واحتمال جذابة. اختر neopentylglycol (الاسم الانكليزي: neopentylglycol، كما يختصر NPG، الصيغة الجزيئية: C5H12O2، اسم IUPAC 2،2-Dimethylpropane-1،3-ديول) كمادة نموذج، واستخدام الضغط العالي تكنولوجيا قياس الساخن، وتقنيات تشتت النيوترونات الضغط العالي، ارتفاع ضغط السنكروترون التكنولوجيا حيود الأشعة السينية، يكشف عن الآلية الفيزيائية الضغط بانغ تأثير بطاقة مادة الكريستال البلاستيك عميقة تظهر. الدراسة التي نشرت في "الطبيعة" (Nature567، 506 (2019))، مستقلة عن المؤلف الأول ومؤلف كتاب المقابلة للاطلاع على نص لي بينغ. نفس المجلة أيضا نشر تعليق قصير من "التبريد على أساس بلورات من البلاستيك" لشرح معنى وأهمية العمل.

الباحثون المعادن جامعة أوساكا وأستاذ مشارك التعاون تاكيشي Sugahara مع ارتفاع ضغط microcalorimetry قياس NPG تغير الكون متساوي في ظل ظروف الضغط العالي وجدت في الضغط 45.0MPa قد وصل إلى أقصى الكون --389 J كجم 1K- 1، وعلى 15.2 ميجا باسكال في نصف كحد أقصى تم التوصل إليه (الشكل 3B). ضغط القيادة من تأثير بطاقة الصحافة التقليدية ماديا أقل بكثير، ومزايا تطبيق واضحة. وأجريت بعد ذلك، المصدر الرئيسي للإشعاع السنكروترون الياباني بمساعدة الدكتور ربيع-8 ساوري I. كاواغوتشي، شوجو كاواغوتشي، كوجي أوهارا، وتشن Yannuo أستاذ Osami ساكاتا، والخروج في عالية الدقة السنكروترون أشعة X طيف وBL04B2 مطياف BL02B2 الحيود وارتفاع ضغط السنكروترون قياس حيود الأشعة السينية، والضغط القيادة قد تجد مرحلة انتقالية المادي من الفوضى إلى النظام (الشكل 3C). والأهم هو أن اليابانيين جسيمات النيوترونات المصدر (J-PARC) كينجي ناكاجيما، مدير العلوم النيوترونية، Yukinobu Kawakita، نائب المدير، الدكتور سايكو كاوامورا، تاكانورى هاتوري والدعم تاتسويا كيكوتشي الكامل وبتنسيق من التعددية الحزبية، كسر صعوبات تقنية عديدة حققت بنجاح في ارتفاع ضغط فائق الدقة النيوترون quasielastic قياس تشتت قصير جدا. ارتفاع ضغط عينة غرفة أعلى الوقت النيوترون قرار الطاقة البرد في العالم لطيف رحلة AMATERAS تصميم خاص وتجهيزها، والعينة التي تم الحصول عليها NPG quasielastic النيوترون نثر الأطياف تحت ضغط عال، مباشرة من المستوى الذري للكشف عن التوجه الجزيئي للضغط تثبيط هو السبب الأساسي للتأثير اضطراب بانغ رقة ضغط (FIG 3D - ز). ويؤكد هذه النتيجة التجريبية من ديناميات الجزيئية المحاكاة Shangchao لين، أستاذ مساعد في نتائج فريق جامعة ولاية فلوريدا الأمريكية (الشكل 3H، ط). بينما كان يعمل مع الدكتور الاسترالي العلوم النووية ومنظمة التكنولوجيا (ANSTO) ناحية ديهونغ يو، ريتشارد الخلد، كاملة بيانات حركة شعرية في وقت الرحلة مطياف PELICAN، وجدنا قوية خصائص غير متناسق.

مع قدرة قوية من كبير الجهاز تجربة علمية، وفريق البحث ضعت بنجاح آلية المادية تأثير بانغ بطاقة الصحافة، من وجهة نظر لطبيعة المصدر أكد اكتشاف آثار بانغ رقة ضغط. هذه حالة خاصة من البلاستيك الكريستال منه، وكلا من خصائص الكريستال السائل. اضطراب محاذاة الجزيئية كبيرة أدت إلى الكون في مرحلة التحول الصلبة يصبح أكبر من الكون ذوبان، أن النسبة الإجمالية للدرجة الحرية غير المنضبط من نظام حرية نهج حدود المحافظة صلبة جامدة، ضعف النتائج التفاعل بين الجزيئات في مهمة الانضغاطية، ضغط صغيرة لقيادة مرحلة تغيير، anharmonic شعرية تأثير الضغط القوي هو من النوع الذي شعرية في تغيير الكون. ذكرت دراسة هذه المواد العضوية اللازمة لضغط محرك صغير، منخفضة التكلفة، مع قيمة كبيرة. في نفس الوقت، وإدخال المواد التغيير الكريستال المرحلة الصلبة البلاستيكية البحوث مجال التبريد، سوف تثري كثيرا من المواد الصلبة تغيير مرحلة البحث أنظمة التبريد، ويوفر إمكانية العثور على المزيد من المواد الأداء الممتاز التصميم.

يشارك في هذا العمل وكذلك مركز أبحاث الإشعاع السنكروترون تايوان في أعضاء الفريق ANSTO شين ايتشيرو يانو، دكتوراه، جامعة كاليفورنيا في ايرفين، وانغ هوي، بكين ارتفاع ضغط مركز أبحاث علوم الباحث لي اسعة وهلم جرا. عندما تم عمل أكاديمية الصينية للعلوم "مئة وزنة برنامج" بتمويل من مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية (11804346،51671192،51531008)، كما تم J-PARC (2018AU1401،2018B0014)، وآلات علمية كبيرة ربيع-8 (2018B1095،2018A2061) وANSTO دعم.

بطاقة التبريد تأثير المواد من FIG 1 من تخطيطيا للدورة الضغط

المقارنة مادة الكريستال البلاستيكية العمل التي أعلن عنها في FIG. (2) والحالية السائدة المرحلة الصلبة تحول المواد الحد الأقصى التبريد متساوي الحرارة الكون التغيير. حيث المواد البلاستيكية وضوح الشمس هي: neopentylglycol (NPG)، pentaglycerin (PG)، ثريتول (PE)، 2-أمينو-2-ميثيل-1،3-propanediol (AMP)، تريس (hydroxymethyl) aminomethane (تريس)، 2 -Methyl-2-نيترو-1-بروبانول (MNP)، 2-نيترو-2-ميثيل-1،3-propanediol (NMP).

3 PVT تمثيلي مادة الكريستال البلاستيك من NPG. (A) الضغط العالي باستخدام درجة الحرارة التي يحددها microcalorimetry - مرحلة الرسم الضغط؛ (ب) التغير الناجم عن الإجهاد في تغير الكون مع درجة الحرارة؛ (ج) ارتفاع ضغط السنكروترون حيود الأشعة السينية (د - ز) تحت الضغط الجوي و286MPa غير مرن البيانات تشتت النيوترونات لمختلف طاقة النيوترون الحادث؛ الديناميات الجزيئية نتيجة المحاكاة (ح، ط) والضغط الجوي تحت 200MPa.

المصدر: معهد البحوث المعدنية

النصائح: في الآونة الأخيرة، والقناة الصغيرة مراجعة تدفق المعلومات رقم العام. كل مستخدم يمكن في كثير من الأحيان قراءة عدد اشتراك، وسوف تظهر هذه الاشتراكات وعدد كبير من البطاقات. لذلك، إذا كنت لا تفوت "صوت أكاديمية الصينية للعلوم"، والمقالة، يجب عليك القيام بما يلي: أدخل "صوت الأكاديمية الصينية للعلوم رقم العام ' فوق الزاوية اليمنى العليا ؟؟؟ القائمة حدد" مجموعة ستار "