由于排放和能耗问题，传统气体压缩制冷技术备受关注，学术界和工业界均在积极寻找解决方案。在此背景下，固态相变制冷技术应运而生，近年来经历了快速发展。固态相变制冷技术基于固体材料中外场诱导的各类相变，依外场不同可分为磁卡效应、电卡效应、弹卡效应和压卡效应。在相变温度附近，外场可有效地改变相变热力学势垒和能级；因此，固态相变制冷效应均出现在相变温度附近一个较小的范围。要实现较宽温区的连续制冷，必须将多个具有不同相变温度的材料串联形成多级制冷。以室温磁卡制冷原型材料稀土钆和庞压卡制冷原型材料新戊二醇为例，它们的制冷温区分别在293 K和315 K附近约+/-10 K的范围。近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心功能材料与器件研究部及材料设计与计算研究部的科研人员在无机塑晶材料KPF6中首次发现了全温区压卡效应，单个材料可覆盖室温、液氮、液氢和液氦典型制冷温区，这是迄今为止唯一的全温区固态相变制冷材料（图1）。这一研究结果以“All-temperature barocaloric effects at pressure-induced phase transitions”为题发表于Nature Communications 16,7713 (2025)。
KPF6在室温为面心立方相，PF6八面体呈现了各向同性的随机旋转；随着温度降低，分别在257 K转变为单斜相II，随后在219 K转变为单斜相I。前期研究表明，在室温附近施加压力产生高压菱方相从而导致了庞压卡效应（Mater. Horiz. 10,977 (2023)），调控材料颗粒尺寸可在低场下获得较大的可逆压卡熵变（Appl. Phys. Lett. 126,081904 (2025)）。在此次研究中，利用自研的压卡效应绝热温变测量装置，直接测量了KPF6在室温至液氮温区绝热温度变化：250M Pa压力下，室温为12 K，77.5 K为2.5 K。综合运用实验室原位高压拉曼散射谱仪和日本J-PARC的高压中子衍射谱仪，获得了上百个温度-压力组合条件下的结构信息，绘制了完整的高压相图，第一性原理计算复现了高压相变特征。
本工作第一作者为博士生赵雪婷和张召，通讯作者为李昺研究员和刘培涛研究员。本工作得到了国家自然科学基金（52425107,?52422112,?52188101）、所创重点项目（2021-ZD01），中国科学院前沿科学重点研究计划“从0到1”项目（ZDBS-LY-JSC002）等项目的资助，也得到了J-PARC（2022B0092）大科学装置机时支持。
传统压卡效应与全温区压卡效应的比较
