中国固态制冷新突破！刷新已知压卡材料在小压力驱动下的性能纪录，为固态制冷“必须高压”难题提供新解法！

这项成果由中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室M03组完成，主要研究人员包括胡凤霞研究员、王晶副研究员、沈保根院士，以及博士生阚岳、严思伟等，并联合山东理工大学、香港城市大学、上海同步辐射光源、西班牙塞维利亚大学、德国达姆施塔特工业大学等团队合作。官方科研快讯于2026年11月11日发布，论文于2026年11月10日在线发表于《自然·通讯》。

先说清楚“压卡制冷”是什么。简单讲，就是给某些固体材料加压，它内部结构会发生可逆变化，于是放热；卸压后，它又吸热。这样反复加压、卸压，就能实现制冷。它的好处是不用传统制冷剂，理论上更环保。但过去这类材料有个大麻烦：想拿到明显制冷效果，往往要上百兆帕的高压，设备又重又贵，离实用很远。

这次发现的固态材料叫Fe(PC4HH)₂，属于自旋交叉材料。你可以把它理解成一种“对压力特别敏感、还会和气体分子配合”的固态制冷候选材料。它在约290 K附近会发生低自旋态到高自旋态的可逆转变，本来就会产生热效应；更特别的是，当气体作为传压介质时，气体分子不只是“压”材料，还会进入晶格，和低自旋态、高自旋态发生不同强度的吸附/脱附作用。结果就是，低压下相变温度对压力异常敏感，同时相变熵变还能继续升高。

数据很直观：在7.5 MPa下，可逆等温熵变达到125 J·kg⁻¹·K⁻¹；在30 MPa下，可逆绝热温变达到30 K。这个“低压”是相对传统压卡材料动辄上百兆帕的高压而言的。

为了抓住这个低压异常机制，团队还自主搭建了国内首例、国际第二例利用气体作为传压介质的低压变温原位测量装置，并在同步辐射XRD实验中直接观察到5.83—8.79 MPa压力区间内的相变过程，再结合第一性原理计算，把“气体吸附稳定低自旋相—相变温度快速升高—吸附/脱附提供额外熵变”这一链条讲清楚了。

放到国际上看，固态压卡制冷是绿色制冷的重要方向之一，全球很多团队都在研究塑晶、超离子导体、自旋交叉化合物、金属有机框架等材料。但多数材料要么需要较高压力，要么存在热滞后、压力敏感度不足、熵变与热导率相互制约等问题。这次工作的领先之处在于，它不是单纯把某个指标推高，而是用“气体吸附/脱附+自旋交叉相变”的新机制，绕开了传统压热体系里大熵变、小滞后和高压力敏感度之间难以兼顾的限制。

它的应用价值主要面向未来固态制冷技术。比如，低压就能驱动，意味着后续如果走向工程化，压力设备可能更轻、更安全；材料本身是固态，也便于封装和循环使用。未来它可能用于精密温控、特种装备热管理、实验室低温平台等场景。不过要强调，这目前仍是基础材料和机制层面的突破，距离真正装进家电或工业设备还需要材料稳定性、循环寿命、传热设计和系统集成等后续研究。

一句话总结：中国团队在固态压卡制冷材料上找到了一个新思路——让气体分子“进晶格帮忙”，用更低压力撬动更大的制冷效应，把固态压卡材料从“必须高压”的老难题里拉出来一大步。

配图说明： 固态压卡制冷原理示意图。通过反复施加和释放压力，使压卡效应材料发生可逆的相变：加压时释放热量，通过散热片排出；减压时吸收热量，从而带动目标区域（如冰箱内部）实现制冷。来源： 本文所引示意图为物理学科普领域通用原理图，旨在直观阐释压热制冷循环机制。素材源于公开科学教育资源，本文为纯粹的科技科普解读。