近日，材料学院杜娟、郑强的纳米磁性功能材料团队在压卡效应制冷技术研究领域取得重要进展，研究成果以“Colossal barocaloric effects at triple‐phase points”为题发表在国际学术期刊《Energy & Environmental Materials》 （中科院一区top期刊，影响因子14.1）。上海大学材料研究所硕士生张志鹏和中南大学李芳镖（现在闽南师范大学工作）为论文共同第一作者，杜娟研究员、郑强研究员和中国科学院金属研究所李昺研究员为论文共同通讯作者，上海大学为第一完成单位和通讯单位。该工作还得到了中国科学院固体物理研究所童鹏研究员、王贤龙研究员和中南大学王辉教授的帮助和支持。

传统蒸汽压缩制冷存在易泄露和低效率等问题，加剧了全球变暖。环保型制冷技术中，基于外部场调控相变温度的固态制冷技术备受关注。当前的压卡效应都基于单一的结构相变，主要包括基于固态结构相变的压卡效应，以及基于固-液相变的压卡效应。这些材料中的压卡效应在150 MPa的压力下，产生的绝热温变仅仅只有几K或者十几K，而实际制冷需要更大的绝热温变和更低的驱动压力。

图1叠加相变的设计策略及效果。(a)基于双相变的设计策略示意图。（b） C₁₇H₃₆在不同压力下直接测量得到的热流曲线。 (c) C₁₇H₃₆的相图，其中温度和压力基于实验的热流曲线。（d）经典压卡材料的绝热温变∆T_ad的比较（深色柱状图表示通过直接测量获得的数值（直接法），浅色柱状图表示基于熵变化得到的计算值（间接法）。

该工作选择正构烷烃中相变温度处于室温附近的三种材料：正十七烷、正十九烷和正二十一烷。在相变温度附近，三种材料均发生两种相变（有序固相-无序固相相变和无序固相-无序液相相变），存在大的熔化潜热。我们设计了一种压卡制冷新策略，即叠加相变制冷。该设计策略通过压力调控，使得两个单独的相变叠加，形成三相点，在三相点附近实现远高于单一相变的庞压卡效应。本研究工作中，在150 MPa的低压下，奇数正构烷烃的三相点附近，利用叠加相变制冷策略，获得约800 J kg^-1 K^-1 的大等温熵变、30 K的大绝热温变和宽于50 K（280 K-335 K）的宽制冷温度窗口。该项研究工作为压卡制冷提供了一个新的研究方向和思路，同时三相点下叠加相变的发现，将大力地推动压卡效应在制冷技术中的实际应用。

本工作是该研究团队近期关于压卡效应的最新进展之一，得到国家自然科学基金（U23A20549和52171184）和科技部国家重点研发计划项目的支持。近年来，该研究团队分别在烷醇体系（Journal of Physical Chemistry Letters, 2024, 15: 7141和中国发明专利CN202310982176.0）和脂肪酸甲酯体系（Journal of Physical Chemistry Letters, 2024, 15: 1962、Journal of Materials Chemistry C 2025，13：2229和中国发明专利CN202410112098.3）中发现了具有庞压卡效应的新型压卡材料。这些基于固-液相变的庞压卡效应研究成果将大力推动压卡效应在制冷技术中的实际应用。

论文链接：https://doi.org/10.1002/eem2.70021