一家由材料物理學(xué)家創(chuàng)立的初創(chuàng)公司，正試圖用全新的固態(tài)制冷材料改寫我們給食物和室內(nèi)空間降溫的方式，如今它在商業(yè)化道路上邁出了關(guān)鍵一步。 這家公司名為 Barocal，過去七年一直在開發(fā)一種可以通過施加壓力來吸熱放熱的固態(tài)材料，希望以此取代傳統(tǒng)會(huì)泄漏并破壞臭氧層、加劇溫室效應(yīng)的制冷工質(zhì)。 按計(jì)劃，這類材料未來有望被應(yīng)用到冰箱和空調(diào)系統(tǒng)中。

據(jù)報(bào)道，這家初創(chuàng)公司由劍橋大學(xué)教授、材料物理學(xué)家 Xavier Moya 創(chuàng)立，近期剛完成一筆 1000 萬美元的新融資，用于推進(jìn)其固態(tài)制冷方案的商業(yè)化進(jìn)程。 這筆資金是在此前已從歐洲創(chuàng)新委員會(huì)獲得 450 萬美元資助、以及在 TERA-Award 能源解決方案競(jìng)賽中斬獲 100 萬美元獎(jiǎng)金的基礎(chǔ)上再度加碼，被認(rèn)為將顯著加速 Barocal 的技術(shù)落地速度。

要理解 Barocal 的路線，先要回顧傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)的基本原理。 當(dāng)下家用冰箱普遍采用液態(tài)制冷劑在箱體內(nèi)部盤管中循環(huán)，這類制冷劑多為強(qiáng)效溫室氣體。 它們?cè)谡舭l(fā)成氣體時(shí)，會(huì)從周圍空氣和食物中吸收熱量，從而讓內(nèi)部空間降溫。 隨后，氣態(tài)制冷劑被壓縮機(jī)抽入并壓縮，在這個(gè)過程中氣體被加熱。 高溫高壓氣體再流經(jīng)機(jī)身背面的盤管，風(fēng)扇幫助其向外界空氣散熱，氣體逐步冷卻并重新冷凝為液體。 再經(jīng)過節(jié)流元件降低壓力后，液態(tài)制冷劑回到蒸發(fā)器盤管，整個(gè)循環(huán)不斷重復(fù)完成制冷。

Barocal 的創(chuàng)新在于使用一種廉價(jià)的固態(tài)制冷材料——塑料晶體。 在靜止?fàn)顟B(tài)下，這種晶體內(nèi)部的分子可以自由旋轉(zhuǎn)，此時(shí)材料本身能夠吸收熱量，其溫度變化范圍可穩(wěn)定覆蓋約 50 攝氏度（90 華氏度）。 當(dāng)外界對(duì)其施加壓力時(shí)，分子旋轉(zhuǎn)被“按下暫停鍵”，晶體會(huì)釋放出先前吸收的熱量。 若在這一過程中讓水流經(jīng)過材料并將熱量帶走，再通過散熱器將熱量排向環(huán)境，就可以實(shí)現(xiàn)從冰箱或空調(diào)系統(tǒng)中把熱“搬運(yùn)”出去。

這一原理被稱為“壓卡效應(yīng)”（barocaloric effect），也正是 Barocal 公司名稱的來源。 借助這種固態(tài)壓卡制冷材料，制冷系統(tǒng)不再依賴傳統(tǒng)的溫室氣體制冷劑，從根本上消除泄漏時(shí)對(duì)氣候帶來的巨大負(fù)面影響。 同時(shí)，傳統(tǒng)蒸汽壓縮制冷循環(huán)能耗較高，需要大量電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，而固態(tài)方案有望顯著提升能效，降低制冷所需能源。

值得注意的是，Moya 和他的團(tuán)隊(duì)并非這一方向上的唯一探索者。 包括多家團(tuán)隊(duì)在內(nèi)的科研力量正嘗試?yán)妙愃圃黹_發(fā)低碳制冷技術(shù)，劍橋大學(xué)也在 Barocal 成立之前，對(duì)相關(guān)機(jī)制持續(xù)研究了長(zhǎng)達(dá) 15 年之久。 例如，有研究團(tuán)隊(duì)提出了基于固態(tài)制冷劑的綠色空調(diào)方案，希望替代傳統(tǒng)冷媒系統(tǒng)。

如果 Barocal 能在工程和市場(chǎng)層面“穩(wěn)穩(wěn)落地”，這類固態(tài)制冷技術(shù)有望在未來實(shí)現(xiàn)雙重減排：一方面減輕全球?qū)χ评湫枨笏鶐淼挠秒妷毫�，另一方面則從源頭上剔除使用溫室氣體制冷劑的需求。 考慮到未來幾十年全球冰箱和空調(diào)數(shù)量仍將大幅增長(zhǎng)，這種替代路徑在減緩氣候變化方面的潛在影響被寄予厚望。

目前，Barocal 正在探索將其具有蠟狀質(zhì)感的固態(tài)制冷材料導(dǎo)入商用級(jí)暖通空調(diào)（HVAC）和制冷系統(tǒng)。 除了材料本身的研發(fā)，如何把這類“可擠壓的固體”做進(jìn)一個(gè)真正可用的系統(tǒng)，還需要大量工程工作，包括實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化、高效性、成本控制以及運(yùn)行時(shí)的低噪音。 公司此前透露，已與多家國(guó)際企業(yè)開展試點(diǎn)合作，目標(biāo)是在三年內(nèi)推出首款商業(yè)產(chǎn)品。 若進(jìn)展順利，消費(fèi)者或許不必等待太久，就能在日常生活中體驗(yàn)到這種“未來冰箱”的制冷方式。