高压条件下的微量热技术对于塑晶相转变材料中压卡效应的表征

高压条件下的微量热技术对于塑晶相转变材料中压卡效应的表征

联合国公布的一项数据显示，全球每年25%~30%的电力被制冷应用所消耗，目前的制冷技术绝大多数依赖传统的气体压缩循环，该技术使用的介质会对环境和人体造成不利影响，新型环保、低能耗的制冷技术急需研发。近年来，基于固态相变热效应的固态制冷技术成为最有可能取代传统制冷技术的方案。

近日，中科院金属所研究员李昺、张志东、任卫军等组成的国际团队在一种名为塑晶的材料体系里发现了庞压卡效应，该研究成果发表于《自然》杂志，为下一代固态相变制冷技术指明了方向。更多关于此进展的报道可见科学网报道：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/4/345303.shtm?id=345303

《Nature》原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-019-1042-5

此研究所用仪器为Setaram MicroDSC7 Evo微量热仪，基于Setaram独有的卡尔维式三量热原理，在高压环境中也可以保证极高的量热准确度，已在国内外天然气水合物、食品、制药等研究领域得到广泛认可。

以下为使用MicroDSC7 Evo进行塑晶压卡效应研究的典型系统配置示意图，微量热仪本身采用半导体制冷，无需液氮等外部冷源，高压环境由外部的高压气体控制面板控制，通过1/16管路与样品池连通。

下图（左）为典型的高压条件下MicroDSC7 Evo热流测试曲线，塑晶材料的相变温度及相变热在不同压力下显示出规律性变化，下图（右）显示了相变温度与环境压力的线性关系。

典型工作条件：

温度程序： 25°C ~73°C at 0.1°C/min

样品：neopentylglycol (NPG)、pentaglycerin(PG)、pentaerythritol (PE)、2-Amino-2-methyl-13-propanediol(AMP)、tris(hydroxymethyl) aminomethane (TRIS)、2-Methyl-2-nitro-1-propanol (MNP)、2-Nitro-2-methyl-1,3-propanediol (NMP)等压力控制：最 大1000Bar，由高压控制面板实现

下图（左）为由量热数据得到的温-压相图，数据分别在Setaram法国实验室及日本大阪大学测得，可见即使在不同地点，由不同操作者使用不同仪器个体测得的数据依然具有很好的一致性。下图（右）为不同压力下样品在加热过程中的压致熵变。

MicroDSC7 Evo参数：

温度范围：-45--120℃

程控升降温速率：0.001~2K/min                            

样品池最 高承受压力：1000Bar

样品池容积：约1mL

压力控制：1000Bar高压面板，实时动态控制压力

                    或用户自建系统

BT2.15 参数：

温度范围：-196--200℃

制冷方式：液氮

程控升降温速率：0.001~1K/min                            

样品池最 高承受压力：1000Bar

样品池容积：约10mL

压力控制：1000Bar高压面板，实时动态控制压力或用户自建系统