压力诱导相竞争导致的庞压卡效应

【作者】 张召； 姜小明； Takanori Hattori； 许雄； 李敏； 郁晨阳； 张哲； Dehong Yu； Richard Mole； Shin-ichiro Yano； 陈洁； 何伦华； Chin-Wei Wang； 王辉； 李昺； 张志东；

【机构】 中国科学院金属研究所沈阳材料国家科学研究中心； 中国科学技术大学材料科学与工程学院； 中国科学院福建物质结构研究所； J-PARC Center,Japan Atomic Energy Agency； 中南大学物理与电子学院； Australian Nuclear Science and Technology Organisation； National Synchrotron Radiation Research Center； 中国散裂中子源； 中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心； 松山湖材料实验室；

【摘要】 近些年来,基于固体压卡效应的制冷技术受到广泛关注,被认为是最可能替代传统气体压缩制冷的技术之一^[1]。探索压卡效应的一般思路是在温度诱导的一级相变附近施加压力诱发相变释放潜热,发生相变的两个相在常压时均存在,施加压力使得相变温度发生移动。近期,我们研究发现无机化合物KPF₆在高压会产生新的菱方相而导致庞压卡效应的出现^[2]。在20 MPa以下,KPF₆在260 K左右发生低温单斜相与高温立方相的相变,其熵变约为50 J kg^-1 K^-1;而较高压力下,发生由菱方相到立方相的相变,其熵变增加两倍,约为144 J kg^-1 K^-1。其制冷区域也扩大到50 K左右。综合热力学表征、原位中子衍射、非弹性中子散射、原位拉曼散射和第一性原理计算等方法,系统研究了该体系的结构与热物性及其相互关联。根据热学测试,中子粉末衍射和拉曼散射测试,我们推导出了KPF₆在相应温度区域的高压相图,发现其在一定压力下存在相共存区。图1给出了升温和降温过程的压力-温度相图。更多还原