从家用空调、雪柜的平素刚需，到工业坐褥中的冷却工艺、精密仪器的温度铁心，再到航空航天的特种制冷需求，制冷时期解救着众人 25%-30% 的电力花费。但是，在这个看似闇练的范畴，科研东说念主员却恒久深陷低碳、大冷量、高换热的“不行能三角”。在热力学第二定律划下的红线面前，东说念主类从未罢手过对热力学极限的试探与解围。

近日，中国科学院金属磋商所李昺、北京高压磋商中心李阔、西安交通大学钱苏昕和中国科学院合肥物资科学磋商院固体物理磋商所童鹏磋商团队在 Nature 发表恶果。

他们发现了基于硫氰酸铵盐（NH₄SCN）水溶液的“溶化压卡效应”，即硫氰酸铵盐在压力调控下，可通过溶化和析出流程完满高效制冷：加压时盐析出放热，卸压后盐溶化吸热，能在短时辰内产生显耀温降，室温下 20 秒内降温近 30℃，且兼具低碳、高传热遵循的上风，为数据中心等范畴的冷却时期提供了新的科罚决策。

看成该范畴的中坚力量，李昺恒久从事新式制冷材料磋商。他相持以大科学安装表征时期为特点技能，以揭示深档次物理内涵为主攻目的，见地“旨趣-材料-器件-系统”全革新链。此前，他曾发现并定名了“庞压卡效应”，贪图了首个压卡制冷旨趣样机，并发现了熵变大幅优于原型材料 Gd₃Ga₅O₁₂ 的铁磁性极低温磁制冷新体系。

而这一次，他将视力投向了进取固液范畴的溶液体系。

制冷范式的解围

东说念主类当代制冷闲雅的基石，恒久修复在蒸汽压缩时期之上。这一范式已统领工业界逾百年，其中枢逻辑是通过压缩机对气体制冷剂进行周期性的“挤压”与“扩张”，欺骗气液相变流程中的潜热来搬运热量。

这种神色固然通过流体的对流完满了极高的换热遵循，但其时弊在“双碳”时期愈发突显。一方面，平凡使用的氟碳类制冷剂具有极高的众人变暖潜势，对臭氧层和现象均衡组成继续挟制；另一方面，经过百年的工程压榨，气体压缩的能效已靠近物理极限，再难有质的突破。

为了寻找更绿色的替代决策，科研界曾将视力投向固态制冷时期，如磁卡制冷、电卡制冷、压卡制冷等。这些时期欺骗磁场、电场或压力驱动固体材料发生相变，从而产生制冷效应。固态制冷领有庞杂的表面能量挽救后劲且环境友好，一度被视为下一代制冷时期的但愿。

但是，跟着磋商的真切，固体材料撞上了一堵物理意旨上的“南墙”——传热速度的自然瓶颈。

“固体制冷工质材料的换热高度依赖于斗争面的热传导，这种神色极其低效。”李昺诠释说念，“在微不雅标准上，固体的声子传热遵循远低于液体的对流换热。这导致冷量时常被困在材料中枢，无法实时溢出。”

比较之下，雪柜管路中的液体通过流动不错高效传递热量，而固体材料仅能通过静态斗争传递。这就酿成了一个制冷界的悖论：想要高冷量密度的材料（固体），就得点火换热遵循；想要高效换热（流体），就得面临传统工质的环保与能效瓶颈。要在基于气液相变、固液相变或固固相变的传统框架内同期完满低碳、高效换热与高能量遵循，酿成了一个难以逾越的“不行能三角”。

基于此，李昺团队启动探索一种未必同期兼顾传统气体压缩制冷的高效换热与固态制冷时期的无排放及高遵循的全新决策。

冲破这一僵局的灵感，源于一次在施行室里的不测捕捉。

“其实是一个极端偶然的契机，”李昺回忆起阿谁时刻，“其时咱们在磋商硫氰酸铵固体的压卡效应，偶然间见地到该材料的溶化不错继承遍及的热量。”

“这为咱们大开了新的想路，既然压力是驱动制冷流程的主要技能，而溶化流程相似不错被压力调控，那么就有可能通过压力驱动溶化与析出的可逆轮回来完满制冷。”他补充说念。

这一想路也最终指引团队走向了溶液体系的磋商。在此基础上，团队提议了“溶化压卡效应”。

在这种新机制中，压力变成了操控溶化度的“开关”。施加压力，溶质像被挤干的海绵一样析出结晶，开释热量；卸压时，晶体赶紧再行溶化入水，通过破损晶格和氢键收集引发出庞杂的吸热潜能。

最精妙之处在于，这种制冷工质本人即是液态的。它径直幸免了固态制冷中繁琐的“二次换热”流程——在固态制冷中，你需要用水或其他流体去“搬运”固体产生的冷量，这中间产生的界面热阻是遵循的“杀手”。而在溶化压卡体系中，制冷工质与换热介质完满了物理意旨上的合二为一。冷量在产生的瞬息，就存在于流动的液体中，不错通过轮回泵径直运输至结尾。

更具上风的是，溶化压卡时期以水为溶剂，水在室温下的比热容是通盘常见物资中最大的。这意味着，单元体积的水溶液所能捎带（或带走）的热量，比传统气体压缩制冷剂要高得多。因此，在表面上，它能以更少的工质流量完满更强的热传输才能，为系统的高遵循和紧凑化贪图提供了物理基础。

这种“制冷工质即换热介质”的本性，不仅让系统在室温下完满了高达 26.8 K 的庞杂温降，也解救起该体系高达 77% 的热力学第二定律遵循，为高能耗算力中心等顶端散热场景开辟了全新的物理领土。

施行数据自满，在常压室温环境下，当卸压触发溶质溶化时，溶液的原位温降高达 26.8K（即 26.8℃）。这一数字不仅冲破了固体压卡材料的换热温降常常小于 20K 的记录，更是当今众人已报说念的新式制冷材料中的最高值。

通过贪图精妙的类卡诺轮回，单次轮回完满 67 J/g 的冷量密度，即每克溶液可继承 67 焦耳的热量，冷量输出才能远超传统固态压卡材料，该体系测得的热力学第二定律遵循高达 77%，远高于蒸汽压缩制冷（约 30%-50%）和现存固态压卡制冷（约 50%-60%）。

热力学第二定律遵循是测度实质制冷轮回接近梦想“卡诺轮回”进程的目的。100% 是物理定律的天花板，代表无任何能量糜掷。当今，大多数传统雪柜和空调的第二定律遵循在 30%-50% 傍边。

光谱学与原位高压测试自满，这种溶化与析出的反映险些是在压力变化的瞬息完成的，无阐述滞后。这意味着系统不错在极短的周期内完成温降与升温的轮回，温存衔接制冷的工业需求。此外，看成一种水溶液，其使用的无机盐资本便宜、踏实性极佳，具备精采的轮回踏实性。

对准 AI 算力的制冷需求

从 2019 年启动磋商固体，到 2021 年第一次不雅测到溶液降温，再到 2026 年登上巅峰，这是一场进取数年的科研勤苦。“这中间换了好几拨东说念主，有学生毕业去国际作念博士后了，师妹和员工再接办。”李昺惊奇说念，科研从来不是孤胆勇士的冲锋，而是漫长的累积与传承。

尽管恶果卓越，但李昺对产业化的旅途有着极其疏忽的判断。

传统的蒸气压缩制冷时期自 1927 年贸易化以来，还是走过了整整一百年。在长达一个世纪的极致打磨下，传统家电的工程完满早已靠近表面极限，利润空间更是被压缩到了极致。“传统的制冷大厂坐褥一台雪柜可能也就挣 10 块钱，”李昺坦言，“关于一个全新的、早期资本势必更高的时期来说，去闇练商场‘拼量’莫得上风。新时期落地，必须寻找那些‘非它不行’的高价值场景。”

他将视力锁定了面前最火热也最霸道的范畴——AI 算力中心。

“东说念主类的绝顶是 AI，AI 的绝顶是电力，电力的绝顶是散热。”这句段子在李昺看来却是严肃的行业预警。跟着英伟达等巨头将芯片性能推向极致，瞻望到 2027 年傍边，单个 GPU 的发烧功率将突破 2 千瓦，在手机大小的空间里网络如斯高的发烧量，其发烧密度已如归并个烧红的电炉。现存的单相/两相液冷或浸没冷却时期已缓缓显过劲不从心。

溶化压卡时期则不错通过压力精准铁心制冷功率，完满“主动式”冷却。在硫氰酸铵溶液体系中，跟着环境温度的升高，溶液的溶化度变大。这意味着在相似压力驱动下，高温环境能引发出更剧烈的溶化/析出反应，从而开释出比低温环境更大的温降后劲。施行数据自满，环境温度越高，该时期的温降幅度反而越大。在 60 至 70℃ 的高温环境下，它能产生高达 50℃ 的温降。

面临 AI 管事器散热这一爆发性需求，团队并未停步于论文中的硫氰酸铵体系。

“硫氰酸铵还是进展得很好了，但它更像是一个开启新寰球的原型。”李昺自满，施行室当今还是开发并掌捏了一系列性能更优、针对性更强的新材料配方库。“在真切磋商后，咱们见地到溶液体系实质上是一个极其庞杂的范畴。与固体材料比较，溶液的组合神色更为千般，浅近地更换阳离子或阴离子，就可能产生全新的体系。因此，其潜在的‘材料库’可能比固体更为丰富。”

至于遵循的进一步进步，李昺以为瑕疵在于溶化与析出流程的反对称性。“要是能通过筛选新体系，裁减溶化与析出流程中的能源学滞后，咱们的遵循还有朝上突破的空间。”

尽管如斯，从施行室走向工程化仍是一场马拉松。“咱们需要进一步裁减驱动压力，科罚高压环境下的斥地袖珍化，需要在大体积轮回中保管溶化的快速反映。”李昺深信，AI 产业对散热的昌盛需求终将倒逼时期转机。

1.Zhang, K., Liu, Y., Gao, Y. et al. Extreme barocaloric effect at dissolution. Nature 649, 1180–1185 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-10013-1

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