バロカロリック材料(バロカロリックざいりょう、)とは、圧力変化に対して強くかつ可逆的な熱的応答を示す物質をいう。その多くは、圧力増加により無秩序状態から秩序的かつ剛性の高い状態へと固相–固相相転移を起こし、その際に熱を放出する。バロカロリック固体は固相–固相相転移をおこす。相転移を伴わない熱応答をしめすバロカロリック材料の代表的な例として天然ゴムが挙げられる。
入力エネルギー バロカロリック効果は、金属間化合物では以上、柔粘性結晶ではおよその圧力条件下でひきおこすことが可能である。 ただし、はという比較的低い圧力で相転移を起こす 。有機-無機ハイブリッド層状ペロブスカイト(CH3–(CH2)n−1–NH3)2MnCl4 (n = 9,10）は、転移温度
、圧力において可逆的なバロカロリックエントロピー変化ΔSr ≈ を示す。
バロカロリック材料は、カロリック相転移を示す材料群の一つであり、他に磁気カロリック材料、電気カロリック材料、弾性カロリック材料がある。磁気カロリック効果には通常を超える磁場強度が必要とされ、電気カロリック効果にはkV/m～MV/mの範囲の電場強度が求められる。弾性カロリック材料の場合、程度の応力が必要となる場合がある。
応用可能性 バロカロリック材料は、ハイドロフルオロカーボンなどの気体に代わる冷媒としての応用可能性がある。この場合、圧力変化によって固相–固相相変化が駆動される。金属ハロゲン化物ペロブスカイトを冷媒として、水または油を熱・圧力伝達媒体としてともに金属管に充填した構造のエア・コンディショナーの実証機が作成されている。充填された液体はピストンにより与圧される。
を冷媒として用いる研究もある。ここで達成された可逆なエントロピー変化は、室温において ~に達した。相転移温度は圧力の関数であり、の変化率で変化する。accompanying saturation driving pressureは、barocaloric strengthは ~、の圧力下での温度範囲はであった。 中性子散乱による結晶構造/原子ダイナミクスの解析結果から、この圧力応答の主要因は配向変化と振動運動の結合効果であることが明らかになっている。
関連項目 熱電効果
References