由Melony Dilshad、Giulio I. Lampronti、Thomas D. Bennett及Xavier Moya組成的研究團隊,於Nature Communications發表關於多孔金屬有機骨架(MOF)在壓力熱(Barocaloric)冷卻與加熱應用中的研究成果。研究指出,具備一階結構相變且伴隨顯著體積變化的金屬有機骨架材料,是極具潛力的固態製冷劑。團隊在沸石咪唑骨架(ZIF-4(Zn))中,證實了可透過壓力驅動的巨型壓力熱效應。
該研究重點在於透過氣體吸附技術,精準調節材料的初始工作溫度,實現廣泛溫域內的循環驅動。實驗數據顯示,在填充氮氣的骨架中,於壓力變化約1 kbar(環境壓力約1 bar)及初始溫度約190 K時,等溫熵變大於38 J K-1 kg-1,絕熱溫變大於10 K。針對脫溶劑的骨架,在相同壓力變化及初始溫度約137 K的條件下,其壓力熱效應更為顯著,估計等溫熵變約為210 J K-1 kg-1,絕熱溫變約為60 K。
由於此類多孔材料展現高度動態行為,團隊結合準直接、間接及直接等技術手段,完整評估其熱量效能,並強調在評估過程中量化無效質量的重要性。此項研究確立了金屬有機骨架作為環境友善固態製冷劑的指標地位,並展示了透過客體分子作為熱量載體進行特性調控的可行性,為未來開發高效、綠色的熱管理技術提供了重要技術基礎。