新一代固態相變致冷技術 塑料晶體壓熱效應
根據聯合國公佈的全球能源消耗數據顯示，每年約有 25% 到 30% 的電力，被使用在致冷應用上 (The Importance of Energy Efficiency in the Refrigeration, Air-conditioning and Heat Pump Sectors) 。舉凡電冰箱、冷氣機、除濕機、冰水機，這些內部裝置壓縮機的設備，大多都是採用傳統「冷媒蒸氣壓縮循環技術」。這種技術，是利用冷媒 (Refrigerant) 在氣態、液態相變過程中的吸熱、放熱效應，利用壓縮機造成冷媒相變，並將箱體內部的熱量帶到外部去散熱，來達到冷卻的目的。冷媒壓縮循環技術，是目前致冷技術中，較為成熟、效率較高、成本較低的最佳選擇。然而，此類技術所用的冷媒對環境並不友善，即使是新一代的全氟化碳(FC)、氫氟化碳(HFC)環保冷媒，如R32、R410A，也都屬於溫室氣體，蒸散到大氣中，會造成地球溫度上升。早期的氟氯碳化合物(Chlorofluorocarbons, 簡稱 CFCs)，甚至還會破壞地球臭氧層，目前全球已經完全禁用。
近年來，基於固態相變熱效應 (Caloric Effects) 的固態冷媒致冷技術，將有機會取代上述傳統技術。固態冷媒致冷技術的好處在於設備中，沒有會逸散到大氣中，並造成溫室效應的傳統冷媒材料。
目前相關的固態相變熱效應技術，大多利用基於以下幾種熱效應的材料：
- 磁熱效應、磁卡效應 (Magnetocaloric Effect, MCE)
- 電熱效應、電卡效應 (Electrocaloric Effect, ECE)
- 彈熱效應、彈卡效應 (Elastocaloric Effect, eCE)
- 壓熱效應、壓卡效應 (Barocaloric Effect, BCE)
其中，壓熱效應是利用壓力誘導晶體結構相變，用壓力改變材料原子的自旋運動，在高能階與低能階之間切換 (spin crossover)，過程伴隨熵變化，而達到致冷的目的。一般的材料，壓熱效應通常很小，從前很少引起人們注意。但最近 BCE 相關研究獲得很大的進展。為了跟原本微小的 BCE 區隔，另外以專有名詞 colossal barocaloric effect (CBCE) 稱呼，中文可稱為「巨大壓熱效應」或「龐壓卡效應」。大陸李昺博士的研究團隊，在 CBCE 技術上獲得重大突破，以新戊二醇塑料晶體為壓熱材料，得到比傳統壓熱材料高一個量級的等溫熵變結果，並刊登在今年2019年3月的自然雜誌。台灣同步輻射中心成員，以及在澳洲建製的「冷中子三軸散射儀SIKA」亦參與這項研究。
此外，該研究採用的量熱儀器，是全球知名量熱儀品牌 SETARAM 的 MicroDSC7 Evo 微量熱儀，它採用獨家的3D卡爾維式微量熱技術，在高壓環境中，也可以保證極高的量熱靈敏度與準確度。以下是 MicroDSC7 Evo 進行塑料晶體壓熱效應的系統配置示意圖：
儀器內部採用半導體制冷，因此不需要液氮之類的外部冷源，而儀器內部模擬的高壓環境，是由外部的高壓氣體控制面板控制，經由 1/16" 管路與樣品池連通，可以動態調整壓力。
測量結果
下圖左，為一般高壓條件下，MicroDSC7 Evo 的熱流測試曲線。塑晶材料的相變溫度，及相變熱在不同壓力下，顯示出規律性變化。下圖右，顯示相變溫度與環境壓力的線性關係。
溫控程序： 25°C ~73°C at 0.1°C/min
樣品：neopentylglycol (NPG)、pentaglycerin(PG)、pentaerythritol (PE)、2-Amino-2-methyl-1,3-propanediol(AMP)、tris(hydroxymethyl) aminomethane (TRIS)、2-Methyl-2-nitro-1-propanol (MNP)、2-Nitro-2-methyl-1,3-propanediol (NMP)等壓力控制：最 大1000Bar，由高壓控制面板實現。
下圖左，溫度-壓力相圖，數據分別由兩部分別在法國跟日本的 MicroDSC7 Evo 微量熱儀測得，儀器的一致性非常好。下圖右，為不同壓力下，樣品在加熱過程中的壓致熵變。
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