由晶格振动与离子扩散介导的塑晶中巨大可逆压卡效应

固态制冷与制热方法有望成为当前温室气体压缩循环与低效燃料燃烧加热器的更可持续替代方案。由静水压力（$p$）驱动的压卡效应（BCE）在大幅绝热温度变化（$|\Delta T| \sim 10$ K）和巨大等温熵变（$|\Delta S| \sim 100$ JK$^{-1}$kg$^{-1}$）方面尤其令人鼓舞。然而，由于不可逆性问题，BCE 通常需要较大的压力变化，且较大的 $|\Delta T|$ 与 $|\Delta S|$ 很少能在同一材料中实现。在此，我们展示了在知名固体电解质 LiCB$_{11}$H$_{12}$ 中，于其约 $380$ K 的有序-无序相变附近存在巨大且可逆的 BCE。具体而言，对于 $\Delta p \approx 0.23$ $(0.10)$ GPa，我们测得 $|\Delta S_{\rm rev}| = 280$ $(200)$ JK$^{-1}$kg$^{-1}$ 和 $|\Delta T_{\rm rev}| = 32$ $(10)$ K，其各自可媲美在类似压力条件下获得的最先进压卡偏移。此外，在较宽温度范围内，量级为 $0.1$ GPa 的压力变化产生了约 $2$ JK$^{-1}$kg$^{-1}$MPa$^{-1}$ 的巨大可逆压卡强度。我们进行了分子动力学模拟，以量化晶格振动、分子重取向和离子扩散对所揭示的巨大 BCE 的作用。有趣的是，晶格振动对 $|\Delta S|$ 的贡献最大，而锂离子的扩散尽管对伴随的熵变仅略有增加，却在促成分子有序-无序相变中至关重要。我们的工作拓展了对塑晶的认识，并应激励人们在多种显示离子扩散及伴随分子取向无序的固体电解质中研究 BCE。