Forskere forudser lovende ny familie af materialer til faststofkøling

I et nyt papir offentliggjort i Nanobogstaver tidsskrift, forskere fra universitetet i Valencia peger på en ny familie af materialer med lovende anvendelser inden for faststofkøling.

Forskere har længe brugt faststofkølingsmetoder som et alternativ til konventionelle køleteknikker, der er afhængige af forurenende gasser. Imidlertid, effektiviteten af ​​solid-state-køling har typisk efterladt meget at ønske, være op til fire gange mindre effektiv end konventionelle metoder. Indtil nu, de krævede mekanokaloriske virkninger er kun blevet observeret i ferroelektriske materialer og superelastiske metallegeringer, som begge er meget sparsomme og dyre.

Men jagten på mere effektive materialer er måske slut. Fysikere Daniel Errandonea, fra UV's Institute of Material Science (ICMUV), og Claudio Cazorla, fra School of Materials Science and Engineering, University of New South Wales (Australien), forudsige nu, at ionledende materialer såsom fluorit (CaF2) kan have en større mekanisk-kalorisk effekt end den ferroelektriske gruppe. I dette lys, ionledere opstår som en ny familie af materialer med lovende anvendelser inden for faststofkøling. Derudover fluorit er ret rigeligt i naturen, med indskud i mange lande, inklusive Spanien.

Undersøgelsen fastslår forholdet mellem ekstern mekanisk spænding og iontransport i ionledere ved hjælp af molekylær dynamik (en computersimuleringsmetode til at studere de fysiske bevægelser af atomer og molekyler) og kvantemekaniske beregninger.

Arbejdet viser, at tryk på materialet fungerer som et effektivt middel til at justere kritisk temperatur i superioniske forbindelser (hurtige ionledere).

Disse resultater, udgivet i Nanoletter i april 2016, bane vejen for et rationelt design af grønne køleteknologier, der ikke kun er mere økologiske, men mere effektiv og omkostningseffektiv end konventionelle kølemetoder. De har også vigtige konsekvenser for udviklingen af ​​solid-state batterier.