Colossal and reversible barocaloric effect in liquid-solid-transition materials n-alkanes.
Colossal and reversible barocaloric effect in liquid-solid-transition materials n-alkanes.
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液固转变材料正烷烃中巨大且可逆的压热效应
DOI：
10.1038/s41467-022-28229-4
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发表时间：
2022-02-01
影响因子：
16.6
通讯作者：
Sun Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lin J;Tong P;Zhang K;Tao K;Lu W;Wang X;Zhang X;Song W;Sun Y
传统的蒸汽压缩技术带来了严重的环境问题，而新兴的热量冷却技术为传统的蒸汽压缩技术提供了一种绿色的替代方案。然而，所报道的热材料在冷却能力方面远不如它们的传统对应物。本文报道了正构烷烃中与液-固相变（L-S-T）有关的压热效应。约50 MPa的低压可逆地引发约700 J kg−1 K−1的熵变，与蒸汽压缩系统中的商用制冷剂相当。拉曼研究和理论计算表明，对液态分子施加压力抑制了分子链的扭曲和随机热运动，导致较低的构型熵。当压强足够大时，L-S-T的组态熵将被完全抑制，并产生巨大的BC效应。这项工作可以通过唤起L-S-T材料来探索巨大的BC效应。压热效应，以前报道的固-固相变材料，提供了一个绿色替代目前的冷却技术。在这里，作者报告了巨大的BCE在正构烷烃与液-固转变。
Emerging caloric cooling technology provides a green alternative to conventional vapor-compression technology which brings about serious environmental problems. However, the reported caloric materials are much inferior to their traditional counterparts in cooling capability. Here we report the barocaloric (BC) effect associated with the liquid-solid-transition (L-S-T) in n-alkanes. A low-pressure of ~50 MPa reversibly triggers an entropy change of ~700 J kg−1 K−1, comparable to those of the commercial refrigerants in vapor-based compression systems. The Raman study and theoretical calculations reveal that applying pressure to the liquid state suppresses the twisting and random thermal motions of molecular chains, resulting in a lower configurational entropy. When the pressure is strong enough to drive the L-S-T, the configurational entropy will be fully suppressed and induce the colossal BC effect. This work could open a new avenue for exploring the colossal BC effect by evoking L-S-T materials. Barocaloric effect, previously reported in solid-solid phase transition materials, offers a green alternative to current cooling technology. Here the authors report colossal BCE in n-alkanes associated with liquid–solid transition.
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