Barokaloriskt material

Barokaloriska material kännetecknas av starka, reversibla termiska svar på tryckförändringar. Många involverar fast-till-fast fasförändringar från oordnade till ordnade och stela under ökat tryck, vilket avger värme. Barokaloriska fasta ämnen undergår fast-till-fast fasförändring. Ett barokaloriskt material behandlar värme utan fasförändring: naturgummi .

Ingångsenergi

Barokaloriska effekter kan uppnås vid tryck över 200 MPa för intermetalliska material eller cirka 100 MPa i plastkristaller . Emellertid _. NH4I fas vid tryck på 80 MPa Den organisk-oorganiska hybridperovskiten (CH ₃ –(CH ₂ ) n −1–NH ₃ ) ₂ MnCl ₄ ( n = 9,10), visar reversibel barokalorisk entropiförändring av Δ S r ~ 218, 230 J kg−1 K−1 vid 0,08 GPa vid 294-311,5 K (övergångstemperatur).

Barokaloriska material är en av flera klasser av material som genomgår kalorifasövergångar. De andra är magnetokaloriska , elektrokaloriska och elastokaloriska. Magnetokaloriska effekter kräver typiskt fältstyrkor större än 2 T , medan elektrokaloriska material kräver fältstyrkor i området kV till MV/m. Elastokaloriska material kan kräva kraftnivåer så stora som 700 MPa.

Potentiella applikationer

Barokaloriska material har potentiell användning som köldmedier i kylsystem istället för gaser som fluorkolväten . cykler, driver trycket sedan en fast-till-fast fasförändring. En prototyp av luftkonditionering tillverkades av ett metallrör fyllt med en metallhalogenidperovskit ( köldmediet) och vatten eller olja (värme-/trycktransportmaterial). En kolv sätter vätskan under tryck.

Ett annat projekt använde NH ₄ I som köldmedium. Den uppnådde reversibla entropiförändringar på $\Delta {S}_{{P}_{0}\to P}^{\max }$ ∼71 JK ⁻¹ kg ⁻¹ vid omgivningstemperatur . Fasövergångstemperaturen om en funktion av trycket, varierande med en hastighet av ~0,79 K MPa−1. Det åtföljande mättnadsdrivtrycket är ~40 MPa, en barokalorisk styrka på ${\displaystyle \left|\Delta {S}_{{P}_{0}\to P}^{\max }/\Delta P\right|} ∼1,78 JK−1 kg−1 MPa−1,$ och ett temperaturspann på ~41 K under 80 MPa. Neutronspridningskarakteriseringar av kristallstrukturer /atomdynamik visar att omorientering-vibrationskoppling är ansvarig för tryckkänsligheten.