冰箱是最有用和最有价值的现代发明之一。它永远改变了我们的生活方式,允许食物储存更长时间,而不必通过酸洗,灌封,干燥或盐腌来改变其口味或质地(传统的机械冷藏前保存食物的方式)。但尽管他们已经存在了近一个世纪,但冰箱的变化并没有那么大中国建材网cnprofit.com。它们仍然是由压缩机驱动的笨重的箱子,这些压缩机可以移动对环境有害的化学物质 - 但这种看似永恒的设计可能很快就会改变。
剑桥大学的研究人员正在试验一种名为“塑料晶体”的新型制冷剂,当被机械力压迫时,该制冷剂从无序相转变为有序相。在相位切换期间,温度升高并且这些额外的热量被环境吸收。这导致压力下降,迫使晶体返回有序状态,导致温度下降。
该压力和温度循环与传统冰箱使用的相同。然而,你的厨房冰箱用压缩机(这是一个非常庞大的,限制产品的设计)来冷却东西,这会增加氢氟碳化合物(HFCs)的压力。这些气体 - 也用于冷却汽车和建筑物 - 造成了迅速增长的气候威胁,在大气中捕获热量。据美国数据显示,它们的效力几乎是二氧化碳的10,000倍,除非检测到它们的增长,否则它们的排放量到2020年可翻一番,到2030年将增加两倍。
英国剑桥大学的材料科学家Xavier Moya告诉Inside Science,“如果我们能用稳固的方法做同样的工作,那么对环境来说就更好了。”
在最近发表在Nature Communications上的一项研究中 ,Moya及其同事表明,新戊二醇(CH 3)2 C(CH 2 OH)2的塑料晶体显示出与氢氟碳化合物相当的热变化。
在未来,与传统制冷相比,固态制冷可以带来更紧凑和灵活的设备。蒸汽压缩系统通常占据很大的空间。在不需要庞大的压缩机和大量蒸汽管的情况下,固体冰箱理论上可以小到足以冷却微芯片。
在固态冰箱成为现实之前,需要解决一些工程挑战。一个是滞后现象,当系统的输出不仅取决于其当前输入而且取决于过去的输入时(当系统表现出记忆时)。在这种特殊情况下,塑料晶体的温度不会一直返回到其原始温度,因此每个冷却循环的效率都会降低。另一个缺点是塑料晶体需要很大的压力才能运行,徘徊在2,500巴左右,而传统冰箱只有50-100巴。
据剑桥研究人员称,塑料水晶冰箱进入消费市场还需要十年时间。他们目前正在分拆一项已经与制造商合作的技术。