In een nieuw artikel gepubliceerd in de Nanoletters logboek, wetenschappers van de Universiteit van Valencia wijzen op een nieuwe familie van materialen met veelbelovende toepassingen in solid-state koeling.

Wetenschappers gebruiken al lang vastestofkoelmethoden als alternatief voor conventionele koeltechnieken die afhankelijk zijn van vervuilende gassen. Echter, de efficiëntie van koeling in vaste toestand laat doorgaans veel te wensen over, tot vier keer minder efficiënt dan conventionele methoden. Tot nu, de vereiste mechano-calorische effecten zijn alleen waargenomen in ferro-elektrische materialen en superelastische metaallegeringen, beide zijn zeer schaars en kostbaar.

Maar de zoektocht naar efficiëntere materialen is misschien voorbij. Natuurkundigen Daniel Errandonea, van het UV's Institute of Material Science (ICMUV), en Claudio Cazorla, van de School of Materials Science and Engineering, Universiteit van New South Wales (Australië), voorspellen nu dat ionengeleidende materialen zoals fluoriet (CaF2) een groter mechano-calorisch effect kunnen hebben dan de ferro-elektrische groep. In dit licht, ionengeleiders ontstaan ​​als een nieuwe familie van materialen met veelbelovende toepassingen in solid-state koeling. Aanvullend, fluoriet is vrij overvloedig in de natuur, met deposito's in veel landen, inclusief Spanje.

De studie legt de relatie tussen externe mechanische spanning en ionentransport in ionengeleiders met behulp van moleculaire dynamica (een computersimulatiemethode voor het bestuderen van de fysieke bewegingen van atomen en moleculen) en kwantummechanica-berekeningen.

Het werk laat zien dat het uitoefenen van druk op het materiaal een efficiënt middel is om de kritische temperatuur in superionische verbindingen (snelle ionengeleiders) aan te passen.

deze resultaten, gepubliceerd in Nanoletters in april 2016, de weg vrijmaken voor een rationeel ontwerp van groene koeltechnologieën die niet alleen ecologischer zijn, maar efficiënter en kosteneffectiever dan conventionele koelmethoden. Ze hebben ook belangrijke implicaties voor de ontwikkeling van solid-state batterijen.