塑性晶体出现巨大的等压热效应的分子机制
材料科学
2025-01-27 v1
摘要
近年来，取向无序晶体（即塑性晶体）因其在温度诱导的分子有序-无序相变中产生的显著潜热和熵变，已在固态制冷领域取得突破性进展。然而，导致这些巨大热效应的分子机制尚不充分理解，且缺乏提高等压热塑性晶体性能的通用原则。以往研究主要关注分子旋转，忽视了其他可能至关重要因素，如晶格振动和分子构型。本文采用经典分子动力学（MD）仿真来复制并阐明了在典型塑性晶体纳维醇（NPG）中观察到的巨大等压热效应（BC）的微观起源。我们的 MD 仿真表明，在 NPG 中，来自晶格振动和分子构型的联合 BC 响应和相变熵变，几乎等于来自分子重新取向的贡献，分别占比 45% 和 55%。这些发现表明，除了直接影响分子旋转动力学的氢键外，晶格振动和分子结构特征往往被忽视，必须纳入先进等压热塑性晶体的合理设计和建模之中。这些见解不仅具有重要的基础学意义，也对于推动下一代固态制冷技术的发展至关重要。
引用
@article{arxiv.2501.14403,
title = {Molecular origins of colossal barocaloric effects in plastic crystals},
author = {Ares Sanuy and Carlos Escorihuela-Sayalero and Pol Lloveras and Josep Lluis Tamarit and Luis Carlos Pardo and Claudio Cazorla},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.14403},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 7 figures