Ученые обнаружили, что пластмассовые кристаллы неопентилгликоля под давлением дают охлаждающий эффект — настолько, что они конкурентоспособны с традиционными охлаждающими жидкостями. Кроме того, материал недорогой, широко доступный и работает при комнатной температуре. Подробности опубликованы в журнале Nature Communications.
Газы, которые используют в подавляющем большинстве холодильников и кондиционеров — гидрофторуглероды и углеводороды — являются токсичными и легковоспламеняющимися. Когда они попадают в воздух, они также влияют на глобальное потепление.
«Охладители и кондиционеры воздуха на основе ГФУ и ГХ относительно неэффективны», отметил доктор Ксавье Мойя, из Кембриджского университета, который возглавлял исследования с профессором Жозефом Ллюисом Тамаритом из Политехнического Университета Каталонии. «Это важно, потому что охлаждение и кондиционирование воздуха поглощают пятую часть энергии, производимой во всем мире, и спрос на охлаждение только растет».
Для решения этих проблем материаловеды во всем мире ищут альтернативные твердые хладагенты. Крис Мойя, научный сотрудник Королевского общества Кембриджского факультета материаловедения и металлургии, является одним из лидеров в этой области.
В своих исследованиях Мойя и сотрудники Политехнического университета Каталонии и Барселонского университета описывают огромные тепловые изменения, происходящие под давлением пластмассовых кристаллов.
Обычные технологии охлаждения основаны на изменениях, которые происходят при расширении компрессора. Большинство охлаждающих устройств работают путем сжатия и расширения жидкостей. По мере расширения жидкости температура снижается, охлаждая окружающую среду.
Охлаждение твердых частиц достигается за счет изменения микроскопической структуры материала. Это изменение может быть достигнуто путем приложения магнитного, электрического поля или механической силы. В течение десятилетий эти эффекты отставали от тепловых изменений, доступных в жидкостях, но открытие колоссальных барокалорических эффектов в пластиковом кристалле неопентилликоля (NPG) и других органических соединениях выровняло их возможности.
Благодаря химической связи органические материалы легче сжимаются, а NPG широко используется в синтезе красок, полиэфиров, пластификаторов. Он не только широко доступен, но и относительно недорого стоит. Ученые вскоре планируют выводить технологию на рынок.