由于排放和能耗問題，傳統氣體壓縮制冷技術備受關注，學術界和工業界均在積極尋找解決方案。在此背景下，固態相變制冷技術應運而生，近年來經歷了快速發展。固態相變制冷技術基于固體材料中外場誘導的各類相變，依外場不同可分為磁卡效應、電卡效應、彈卡效應和壓卡效應。在相變溫度附近，外場可有效地改變相變熱力學勢壘和能級；因此，固態相變制冷效應均出現在相變溫度附近一個較小的范圍。要實現較寬溫區的連續制冷，必須將多個具有不同相變溫度的材料串聯形成多級制冷。以室溫磁卡制冷原型材料稀土釓和龐壓卡制冷原型材料新戊二醇為例，它們的制冷溫區分別在293 K和315 K附近約+/-10 K的范圍。近期，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心功能材料與器件研究部及材料設計與計算研究部的科研人員在無機塑晶材料KPF₆中首次發現了全溫區壓卡效應，單個材料可覆蓋室溫、液氮、液氫和液氦典型制冷溫區，這是迄今為止唯一的全溫區固態相變制冷材料（圖1）。這一研究結果以“All-temperature barocaloric effects at pressure-induced phase transitions”為題發表于Nature Communications 16,7713 (2025)。

KPF₆在室溫為面心立方相，PF₆八面體呈現了各向同性的隨機旋轉；隨著溫度降低，分別在257 K轉變為單斜相II，隨后在219 K轉變為單斜相I。前期研究表明，在室溫附近施加壓力產生高壓菱方相從而導致了龐壓卡效應（Mater. Horiz. 10,977 (2023)），調控材料顆粒尺寸可在低場下獲得較大的可逆壓卡熵變（Appl. Phys. Lett. 126,081904 (2025)）。在此次研究中，利用自研的壓卡效應絕熱溫變測量裝置，直接測量了KPF₆在室溫至液氮溫區絕熱溫度變化：250M Pa壓力下，室溫為12 K，77.5 K為2.5 K。綜合運用實驗室原位高壓拉曼散射譜儀和日本J-PARC的高壓中子衍射譜儀，獲得了上百個溫度-壓力組合條件下的結構信息，繪制了完整的高壓相圖，第一性原理計算復現了高壓相變特征。

本工作第一作者為博士生趙雪婷和張召，通訊作者為李昺研究員和劉培濤研究員。本工作得到了國家自然科學基金（52425107,?52422112,?52188101）、所創重點項目（2021-ZD01），中國科學院前沿科學重點研究計劃“從0到1”項目（ZDBS-LY-JSC002）等項目的資助，也得到了J-PARC（2022B0092）大科學裝置機時支持。

傳統壓卡效應與全溫區壓卡效應的比較