[发明专利]一种铁掺杂硫化镍材料在压力驱动固态制冷中的应用

说明书

本发明公开了一种铁掺杂硫化镍材料在压力驱动固态制冷中的应用。所述材料为六方结构，化学式为Ni_1‑xFe_xS，式中0＜x＜1。该材料在压力诱导下的室温下能产生巨大熵变，其单位体积的熵变值超过大多数现有巨压卡材料。而且与现有巨压卡材料相比，Ni_1‑xFe_xS热导率显著提高，可以使热传导快速而高效，大大提高热交换能力和制冷效率。该材料具有压力驱动下巨大的熵变、高热导率、可调的工作温区以及原材料价格低廉的优点，在压力驱动固态制冷领域具有极高的应用前景。

技术领域

本发明涉及固态制冷技术领域，尤其涉及一种铁掺杂硫化镍材料在压力驱动固态制冷中的应用。

背景技术

当今社会，随着经济的日益发展，制冷技术在食品、医药、空调制冷等工业领域以及日常生活中的应用越来越广泛。国际制冷学会发布的报告指出每年制冷行业消耗的电量约占全球总电量的20％。然而，目前所应用的制冷技术大多依赖于传统的气体压缩循环，所使用的制冷剂能耗高且破坏臭氧层，对生态环境有害。此外，随着国际蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书的逐步生效，以及各国在绿色高效制冷方面政策的实施，国际上已达成逐步禁止环境破坏型制冷剂使用的共识。因而，新型高效绿色制冷材料的开发越来越受到人们关注。

基于固态相变热效应的制冷技术有望替代气体压缩制冷技术。相较于传统气体压缩制冷材料，基于热效应的固态制冷材料更清洁、更高效。伴随固态相变的热效应指的是材料在外场作用下的等温熵变或绝热温变。根据驱动外场的不同，可分为压卡、磁卡、弹卡效应等。压卡效应指的是材料在等静压的作用下产生明显的热效应。相较其他热效应(如磁卡、弹卡)而言，驱动压卡效应的等静压(～10²MPa)较容易实现，且压卡材料的性能受循环疲劳的影响较小。此外，由于相同的驱动模式，压卡制冷技术与当前压缩气体制冷技术具有很高的兼容性，因而更有望从实验室真正走向工业应用。

迄今为止，已有大量材料被发现具有巨压卡效应，如磁卡材料(LaFe_11.33Co_0.47Si_1.2、Fe₄₉Rh₅₁、Ni₂In型化合物、Gd₅Si₂Ge₂)、无机反钙钛矿结构化合物(GaNMn₃和NiNMn₃)、有机-无机混合钙钛矿([TPrA][Mn(dca)₃]和[FeL₂][BF₄]₂)、形状记忆合金(Ni-Mn-Ti)、快离子导体AgI、铁电化合物、高分子聚合物以及塑料晶体(新戊二醇，NPG)等。目前已报道的巨压卡材料的热导率通常较低，限制了其作为制冷剂的实际应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种铁掺杂硫化镍材料在压力驱动固态制冷中的应用。

一种铁掺杂硫化镍材料在压力驱动固态制冷中的应用，所述材料为六方结构，化学式为Ni_1-xFe_xS，式中0＜x＜1。

优选地，在化学式中，0.05≤x≤0.175。

更优选地，在化学式中，x＝0.15。

所述应用方法为：在等静压压力驱动的条件下，以六方结构的Ni_1-xFe_xS固体材料作为制冷介质，进行制冷。

其中，六方结构的Ni_1-xFe_xS材料可以采用常规手段制备，例如，制备方法如下：