冰箱(xiang)(xiang)(xiang)現在(zai)是(shi)每(mei)家(jia)每(mei)戶(hu)最常見(jian)的(de)家(jia)用電(dian)(dian)器之一(yi)，而(er)在(zai)20世紀80年代的(de)中國，電(dian)(dian)冰箱(xiang)(xiang)(xiang)還是(shi)象(xiang)征生(sheng)活(huo)富裕的(de)“四大件”之一(yi)，可見(jian)冰箱(xiang)(xiang)(xiang)在(zai)我們的(de)日常生(sheng)活(huo)中是(shi)非常重要的(de)，但就像汽車一(yi)樣，冰箱(xiang)(xiang)(xiang)在(zai)帶給人們方便的(de)同(tong)時，它們對環境的(de)影響也不可忽略。

 固體制冷劑(ji)，冰箱新潮流(liu)

　　傳統冰(bing)箱(xiang)的(de)(de)工作(zuo)原理叫(jiao)做蒸汽壓縮(suo)，冰(bing)箱(xiang)管道里的(de)(de)制(zhi)冷(leng)劑(ji)(ji)液體吸收儲存的(de)(de)食物產(chan)生的(de)(de)熱量，變(bian)成氣體，氣體進(jin)入冰(bing)箱(xiang)內(nei)的(de)(de)壓縮(suo)機(ji)放熱降溫(wen)成為液體，然(ran)后再(zai)次進(jin)入管道中(zhong)給(gei)食物降溫(wen)，這樣循環(huan)反復保持著冰(bing)箱(xiang)內(nei)部(bu)的(de)(de)低溫(wen)。可是制(zhi)冷(leng)劑(ji)(ji)氣體對環(huan)境產(chan)生的(de)(de)負面影響也不容忽視，這些氣體嚴(yan)重破(po)壞了(le)地球的(de)(de)保護傘——臭氧層(ceng)，并且加劇了(le)溫(wen)室效應，實驗(yan)結果表明，一千克(ke)的(de)(de)制(zhi)冷(leng)劑(ji)(ji)對溫(wen)室效應的(de)(de)貢獻(xian)相當于兩噸二氧化碳。

　　有(you)沒有(you)更(geng)環保(bao)(bao)(bao)的制冷(leng)劑呢？目前我們想到的主要(yao)替代品為(wei)碳氫(qing)化合物，如(ru)R134a（四氟乙烷(wan)）和R600a（異丁烷(wan)）等。但(dan)這不(bu)過(guo)是一個(ge)過(guo)渡的權宜之(zhi)計，因(yin)為(wei)R134a含氟，仍然對(dui)大(da)氣層有(you)傷害，R600a相對(dui)而言更(geng)加(jia)環保(bao)(bao)(bao)，但(dan)是它會排出易燃易爆的氣體，安全性得不(bu)到保(bao)(bao)(bao)障。

　　有(you)沒有(you)什么(me)好(hao)(hao)的替代品(pin)呢？最(zui)近(jin)科學家(jia)找(zhao)到了更好(hao)(hao)的制冷劑(ji)——塑性晶體，一種(zhong)固體制冷劑(ji)。

　　什么是塑性晶體

　　組成物質的(de)粒子，如(ru)原(yuan)子、分子等，有規(gui)律地排列所(suo)形成的(de)固(gu)(gu)體(ti)物質我們(men)叫做晶(jing)體(ti)，晶(jing)體(ti)具有對稱的(de)形狀(zhuang)和固(gu)(gu)定的(de)熔化溫度，比如(ru)食鹽、冰塊、金屬(shu)等。而塑(su)料(liao)內部(bu)的(de)粒子排列順序是不規(gui)則(ze)的(de)，也沒(mei)有固(gu)(gu)定的(de)熔化溫度，加熱到一定程度后，塑(su)料(liao)會一直熔化，所(suo)以塑(su)料(liao)不屬(shu)于晶(jing)體(ti)。

 固(gu)體(ti)制冷劑，冰箱新(xin)潮流

　　但有(you)一種(zhong)材料(liao)既有(you)晶(jing)體(ti)(ti)的(de)(de)特性(xing)(xing)(xing)，也有(you)塑(su)(su)(su)(su)料(liao)的(de)(de)特性(xing)(xing)(xing)，被稱為(wei)“塑(su)(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)晶(jing)體(ti)(ti)”。塑(su)(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)晶(jing)體(ti)(ti)的(de)(de)分(fen)子結(jie)構表現出(chu)高(gao)度無序性(xing)(xing)(xing)，即晶(jing)格排列不規(gui)則；但是相對(dui)較小的(de)(de)壓(ya)力便能(neng)誘導這些結(jie)構發生變化，從(cong)而可在晶(jing)體(ti)(ti)和非晶(jing)體(ti)(ti)之(zhi)間轉換。因此(ci)，這些材料(liao)是可高(gao)度壓(ya)縮的(de)(de)，并(bing)且具(ju)有(you)可逆性(xing)(xing)(xing)，即壓(ya)縮后還可再恢復原狀(zhuang)，這個性(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)我(wo)們稱為(wei)“塑(su)(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)”。因為(wei)這種(zhong)新材料(liao)具(ju)有(you)塑(su)(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)，所以被命名為(wei)塑(su)(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)晶(jing)體(ti)(ti)，比如中科(ke)院的(de)(de)科(ke)學家最近在研究的(de)(de)新戊(wu)二醇就是一種(zhong)塑(su)(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)晶(jing)體(ti)(ti)材料(liao)，這種(zhong)材料(liao)可以作為(wei)冰箱的(de)(de)新型(xing)固態制冷(leng)劑。

　　固體制冷新時代

　　塑(su)性(xing)(xing)晶體可(ke)做制(zhi)冷(leng)劑的優(you)勢是，當(dang)塑(su)性(xing)(xing)晶體在外力的影響下，它內部的分子排列會發生(sheng)變化(hua)，這時它不(bu)僅會改(gai)變形狀(zhuang)，還會產生(sheng)較大的能量變化(hua)，從而改(gai)變溫度(du)。傳統冰(bing)箱采用的是壓(ya)縮機來控(kong)制(zhi)壓(ya)力，使液(ye)態制(zhi)冷(leng)劑改(gai)變形態和(he)溫度(du)，來調節冰(bing)箱內溫度(du)的機制(zhi)，塑(su)性(xing)(xing)晶體就(jiu)是取代(dai)了傳統的液(ye)態制(zhi)冷(leng)劑，起到調節溫度(du)的作用。

　　初始(shi)(shi)時(shi)，塑性晶(jing)體(ti)的(de)分(fen)(fen)子是無(wu)序排(pai)(pai)列(lie)(lie)的(de)，它的(de)溫度(du)跟室溫一致。循環(huan)開始(shi)(shi)，壓(ya)縮(suo)機加壓(ya)，塑性晶(jing)體(ti)中的(de)分(fen)(fen)子從無(wu)序狀態轉(zhuan)變(bian)成有(you)序排(pai)(pai)列(lie)(lie)，溫度(du)上升(sheng)。冰箱(xiang)內(nei)部(bu)的(de)散熱(re)器將塑性晶(jing)體(ti)的(de)熱(re)量排(pai)(pai)到(dao)外(wai)部(bu)環(huan)境中，晶(jing)體(ti)的(de)溫度(du)恢復(fu)到(dao)初始(shi)(shi)值，但是分(fen)(fen)子排(pai)(pai)列(lie)(lie)還是有(you)序的(de)。壓(ya)縮(suo)機壓(ya)力消(xiao)失后，晶(jing)體(ti)分(fen)(fen)子回到(dao)無(wu)序狀態，這時(shi)候它的(de)溫度(du)大幅度(du)下降(jiang)，遠遠低于初始(shi)(shi)溫度(du)，塑性晶(jing)體(ti)就可以吸收(shou)冰箱(xiang)內(nei)部(bu)食(shi)物(wu)散發的(de)熱(re)量，等到(dao)晶(jing)體(ti)和冰箱(xiang)內(nei)部(bu)溫度(du)一致時(shi)，壓(ya)縮(suo)機再次(ci)加壓(ya)，進(jin)入下一次(ci)循環(huan)。

 固體制冷劑，冰箱新潮流(liu)

　　科學家發現，新戊二醇(chun)這(zhe)種材料的(de)分子(zi)排列(lie)從有序變成無序的(de)過(guo)程中，溫度(du)下降的(de)度(du)數是傳統制(zhi)冷劑的(de)數十(shi)倍，因此這(zhe)種固體制(zhi)冷劑不再需要流動也能保持整個(ge)冰(bing)箱內部的(de)低溫狀態。

　　因(yin)為塑(su)性晶(jing)(jing)體(ti)在(zai)整個(ge)(ge)制(zhi)冷過程(cheng)都是固(gu)體(ti)狀(zhuang)態，不會產生破壞大(da)氣層(ceng)、造(zao)成溫室效應(ying)的(de)氣體(ti)，而且使用時(shi)也不會受到高壓氣體(ti)的(de)威脅，不需要密集的(de)蒸汽密封管道(dao)系(xi)統，新(xin)型冰箱可以制(zhi)造(zao)成任何形狀(zhuang)，冷卻系(xi)統甚至可以縮小成單個(ge)(ge)微芯(xin)片，這(zhe)大(da)大(da)提(ti)高了冰箱的(de)便攜程(cheng)度。不過依賴塑(su)性晶(jing)(jing)體(ti)制(zhi)冷還(huan)有一(yi)個(ge)(ge)問題需要解決，與傳統冰箱比起來(lai)，塑(su)性晶(jing)(jing)體(ti)需要更(geng)大(da)的(de)外力來(lai)改(gai)變分子狀(zhuang)態，這(zhe)意味著(zhu)需要消耗更(geng)多的(de)能源(yuan)。研究者們(men)正在(zai)試驗(yan)更(geng)節能的(de)方法，也許兩三年(nian)后我們(men)就可以看到這(zhe)樣迷(mi)你環保(bao)的(de)新(xin)冰箱。

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