近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心李昺研究员团队受邀在国际著名综述期刊Annual Review of Materials Research上发表了题为“Colossal Barocaloric Materials”的综述论文（Annu. Rev. Mater. Res.56, 109–134, 2026）。该综述论文系统总结了庞压卡效应发现以来，在物理机制、材料发现、工程化探索等方面的进展，并对未来发展方向进行了展望。

传统蒸汽压缩制冷技术因碳排放和能耗问题，备受关注。固态相变制冷技术被视为最具潜力的下一代绿色制冷方案之一。2019年，该团队在全球范围内首次发现并命名了“庞压卡效应”（Nature567, 506–510, 2019）。这一发现打破了此前固态制冷材料所需驱动压力极高、等温熵变小的瓶颈，材料性能获得了数量级的跃升。此后，各类新材料不断涌现，材料体系得到了极大丰富。该综述全面、系统地梳理了自庞压卡效应发现以来所发现的材料，不仅涵盖了经典的有机塑晶，还包括无机塑晶、有机-无机杂化钙钛矿、超离子导体、自旋交叉化合物、金属有机框架材料以及电荷转移固体等。

论文深刻剖析了庞压卡材料的熵变、相变温度、驱动压力、热滞后、热导率和绝热温度变化这六大性能指标的物理本质及其内禀互斥的物理关系。在熵变来源方面，从基本的玻尔兹曼关系出发，归纳了有序-无序机制和声子重整化机制，前者涉及材料中分子取向、原子占位、磁矩、偶极子、电荷及分子构象等多重自由度。对于内禀互斥关系，论文指出：巨大的熵变来源于强烈无序，而声子的无序散射却导致极低的热导率；超高的相变潜热可能被材料自身庞大的比热容所稀释，导致实际绝热温变受限；获得低驱动压力往往需要材料具有较低的模量，而低模量自然降低声速，使得热导率大幅下降。

面向未来，需要综合内禀与外禀两类手段来破解或弱化上述互斥关系的限制，实现庞压卡材料性能的综合提升。同时，应该更加关注材料的热压疲劳问题，通过独特的微结构设计来应对实际制冷应用中数百万次压力循环带来的性能衰减问题。论文强调了结合中子散射等大科学装置原位表征以及机器学习加速新材料发现的重要性，还指出加快工程样机研制对于庞压卡制冷技术的未来发展具有极其重要的意义。

论文的第一作者为金属所张琨项目研究员，通讯作者为澳大利亚核科技组织Dehong Yu博士和金属所李昺研究员。德国于立希研究中心齐迹博士和瑞典乌普萨拉大学张哲博士也参与了该工作，两人均为我所博士毕业生和中国科学院院长奖学金获得者。本工作受到了国家自然科学基金项目、中国科学院“从0到1”项目、欧盟玛丽居里项目等资助。

Annual Review系列期刊在国际学术界享有卓尔不群的崇高声誉。该系列刊物坚持极为严格的“独立邀请制”，仅向全球在各个细分领域做出开创性贡献的科学家发出撰稿邀请。每年仅发表一期，其发表的综述文章不仅是对过去研究的总结，更是该领域未来发展脉络和前沿方向的“风向标”。在Annual Review of Materials Research创刊50多年的时间里，中国研究机构作为第一单位发表的论文仅有10余篇。

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图1. 庞压卡效应材料中压力诱导相变示意图。该相变以晶格对称性破缺为特征，并涉及材料中分子取向、原子占位、磁矩、偶极子、电荷及分子构象等多重自由度。