《Nature》子刊：北航等探明控制冷却设备整体系统效率的关键因素

最大限度减少温室气体排放，以及更高能源效率的渴求，继续推动着制冷技术的更新换代。热效应 caloric effect，是受到一个或多个场作用的固体材料温度和熵状态的可逆变化，并且可以用来实现冷却。在过去50年里，由于新材料和新设备不断涌现，热量冷却caloric cooling领域，经历了一系列变革，在过去十年中，这些发展促进了多热量冷却技术的出现。多热量材料Multicaloric materials多重响应热材料，呈现一种或多种类型的铁性有序ferroic order，其可以引起多个场诱导相变，该相变可以增强热量效应的各个方面。这些多重响应热材料，可以为提取热量开辟新途径，并成为迄今未知的技术应用先锋。

近日，北京航空航天大学航空科学与工程学院 侯慧龙，西安交通大学能源与动力学院 钱苏昕，美国马里兰大学Ichiro Takeuchi在Nature Reviews Materials上发表综述文章，调研了多热量冷却的新兴领域，并探索了响应多个领域的最先进的热量材料和系统（设备），并提出了对多热量和热量冷却未来应用的设想，确定了控制冷却设备整体系统效率的关键因素。

Materials, physics and systems for multicaloric cooling多热冷却的材料、物理和系统
单热量材料作为多热量冷却基础的机制
热量冷却的类别
框图1| 机械热量过程
表1| 接近室温的单热量冷却材料和系统的最佳报告性能，以及多热量材料的改进潜力。

单热量和多热量冷却系统中的损失系数

多热量冷却multicaloric cooling，在其诞生后不到10年时间里，业已成为固态冷却很有前景的发展方向，除了为现有技术提供更环保的替代方案外，还具有高能量转换效率的潜力。多热量冷却功能源，自多铁性材料的丰富物理特性，其各种实施方案代表了急需、紧凑和环境友好制冷技术的可能性，以及超越传统冷却技术的新热设备应用发展。具有定制性能的廉价材料制造，以及用于紧凑、高性能冷却系统设计的创新，有望降低成本。
制冷剂，亟需提高效率和最大限度地减少环境影响，从而有力地推动冷却技术创新。多重响应热材料和设备，可以使固态冷却技术，跨越商业化技术门槛。正如20世纪90年代末，磁热材料发展推动了科学追求和工业旨趣，多热量冷却multicaloric cooling，在今天有望引领未来几十年的热量冷却创新。