近日，中国科学院金属研究所研究员李昺团队在一种名为六氟磷酸钾（KPF6）的无机塑晶材料中，首次观察到“全温区压卡效应”。由此，KPF6成为全球首个全域制冷材料，为开发新一代高效、环保的全固态制冷技术打开了大门。相关成果近日发表于《自然-通讯》。
传统冰箱和空调使用的气体压缩制冷技术存在能耗高、可能排放有害气体等问题。而固态相变制冷技术是一种前景广阔的替代解决方案。
这项技术的核心是利用固体材料的特性，即当外界施加磁场、电场或压力等不同“场”时，材料内部结构会发生变化，这个过程会吸收或释放热量，从而实现制冷。改变内部结构的技术主要包括磁卡效应、电卡效应、弹卡效应、压卡效应等，但这些方法都有一个共同局限，即制冷效应只发生在“相变温度”附近一个很小的温度范围内。为实现大范围温度变化，必须把多个不同相变温度的材料组合起来，做成多级制冷装置，这给科学家带来很大挑战。
团队在KPF6无机塑晶材料中，首次观察到“全温区压卡效应”。通过施加压力，KPF6能在从室温（约25℃）到液氮（-196℃）、液氢（-253℃）甚至液氦（-269℃）的极低温区范围内实现制冷，这是迄今唯一的全温区固态相变制冷材料。
研究人员介绍，KPF6在室温常压下是一种面心立方结构，内部的六氟磷酸分子团可以自由随机旋转。当温度降低时，它会经历两次内部结构变化，转变为不同的单斜结构。这些结构受到压力，均会转变为另一种菱方结构。正是这些相变过程，产生了强大的吸热或放热效应。
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