Faseovergangen vinden plaats als warmte (d.w.z. entropie) wordt uitgewisseld tussen materialen en de omgeving. Wanneer dergelijke processen worden aangedreven door druk, het geïnduceerde verkoelende effect wordt het barocalorische effect genoemd, wat een veelbelovend alternatief is voor de conventionele dampcompressiecyclus.

Voor echte toepassingen, het is wenselijk dat een materiaal grotere entropieveranderingen heeft die worden geïnduceerd door kleinere druk. Onlangs, een internationaal onderzoeksteam onder leiding van prof. Li Bing van het Institute of Metal Research van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft ontdekt dat een klasse van ongeordende materialen, plastic kristallen genaamd, record-grote barocalorische effecten vertoont onder zeer zwakke druk. De typische entropieveranderingen zijn ongeveer enkele honderden joule per kilogram per kelvin, wat 10 keer beter is dan eerdere materialen.

Met behulp van grootschalige faciliteiten in Japan en Australië, het team onthulde dat de samenstellende moleculen van deze materialen grotendeels oriënterend ongeordend zijn op de roosters en dat deze materialen intrinsiek zeer vervormbaar zijn. Als resultaat, een kleine hoeveelheid druk kan de uitgebreide oriëntatiestoornis onderdrukken. Als resultaat, drukgeïnduceerde entropieveranderingen worden verkregen. Deze twee verdiensten maken plastic kristallen tot nu toe het beste barocalorische materiaal.

Dit onderzoek is het eerste rapport dat entropieveranderingen 100 joule per kilogram per kelvin kunnen overschrijden. Het vertegenwoordigt de beste resultaten van alle materialen met een calorisch effect (barocalorisch effect en de analoge effecten zoals het magnetocalorische, elektrocalorische en elastocalorische effecten), en wordt beschouwd als een mijlpaal.

Het microscopische fysieke scenario dat is vastgesteld met behulp van de neutronenverstrooiingstechniek is nuttig voor het ontwerpen van nog betere materialen in de toekomst.

Wat de toepassing van koeling betreft, de hier gerapporteerde plastic kristallen zijn veelbelovend aangezien ze in overvloed beschikbaar zijn, milieuvriendelijk, gemakkelijk te besturen en high-performance.

Dit werk wijst op een nieuwe richting voor opkomende solid-state koeltechnologieën.

De studie is gepubliceerd in Natuur .