Барокалорний ефект: як тиск може охолоджувати без холодоагентів

Йдеться про спеціально створений молекулярний комплекс Fe(PC4HH)₂. Його особливість у тому, що він змінює температуру під дією механічного тиску: під час стискання нагрівається, а коли тиск прибирають — охолоджується.

В експериментах зразок нагрівався приблизно на 44 °C під час стискання, а після послаблення тиску охолоджувався приблизно на 31 °C. Загальна різниця температур сягала близько 75 °C. Такий ефект називають барокалорним: матеріал змінює температуру лише через те, що на нього натискають або перестають натискати. Охолодження спостерігали вже за тиску близько 90 МПа — це дуже високий тиск, хоча для лабораторних умов його вважають відносно помірним. Матеріал витримав щонайменше 100 циклів стискання та розтискання без помітної втрати властивостей.

Дослідження також показало, що посилений барокалорний ефект пов'язаний із взаємодією матеріалу з газом. За допомогою синхротронного рентгенівського випромінювання вчені встановили: повітря з навколишнього середовища бере участь у передачі тиску матеріалу.

Навіщо це потрібно. Більшість сучасних холодильників і теплових насосів працюють за парокомпресійним циклом із холодоагентами, частина яких суттєво впливає на клімат. Тому дослідники шукають альтернативи. Барокалорні матеріали — один із можливих напрямів: вони змінюють температуру та ентропію під дією механічного тиску й потенційно можуть виконувати ту саму функцію, яку нині забезпечує стиснення та розширення газоподібного холодоагенту.

Утім, до практичного застосування ще далеко. Експерименти проводили з дуже малими кількостями речовини, а молекулярні кристали мають низьку теплопровідність у великих об'ємах. Крім того, майбутнім пристроям потрібні довговічні механізми, здатні багаторазово створювати та скидати необхідний тиск.

Підсумок: результати демонструють перспективність самого принципу, а не готову заміну побутовим холодильникам чи тепловим насосам. Для України, яка шукає енергоефективні та менш шкідливі для клімату технології, це радше сигнал про напрям досліджень, ніж про найближчі зміни на ринку.