随着《〈蒙特利尔议定书〉基加利修正案》对氢氟烃类制冷剂的限制以及我国“双碳”战略的深入推进，寻求环保高效的制冷技术已成为学术界和工业界关注的焦点。2019年，庞压卡效应的发现不仅实现了固态制冷材料性能的量级跨越，更在全球范围内掀起了新型制冷材料的研究热潮，为室温固态制冷技术的实用化奠定了重要的物理基础。然而，随着研究的不断深入，压卡材料表征手段的匮乏逐渐成为制约学科发展的瓶颈。长期以来，科研人员多采用高压差示扫描量热法间接估算绝热温变，不仅偏差较大，且难以真实还原材料在实际制冷循环中的物理行为。此外，现有的自制装置普遍缺乏可溯源的校准手段，导致绝热条件难以量化，加之手动疲劳测试存在的一致性差、效率低下等问题，严重阻碍了材料从实验室研制向工程化应用的跨越。针对这一迫切需求，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心磁性与热功能材料研究部李昺研究员团队通过自主创新，成功研制出一套多功能压卡性能测试装置，相关研究成果近日发表于国际仪器研制领域的权威期刊Review of Scientific Instruments （Rev. Sci. Instrum. 97, 084901 (2026)）。

该装置在技术指标上实现了多项突破，其核心单元包括最高工作压力达400 MPa的高压发生系统、改进型Paris-Edinburgh压腔以及精密温控与采集系统。依托伺服液压泵的精准控制，该仪器可将稳压波动控制在0.1 MPa以内，并能在2秒内完成快速卸压，从而为观测材料在近绝热条件下的本征温变创造了理想环境。通过创新的压腔结构设计与毫秒级响应的热电偶布置，仪器能够原位捕捉微小的瞬态温度变化，温度分辨率高达0.1 K，显著提升了压卡效应表征的精度与可靠性。

为了确保实验数据的科学严谨性，团队采用氯化钠标准样品对系统进行了全流程校准，实测温压曲线与物态方程理论预测高度吻合。同时，利用COMSOL多物理场仿真平台从理论上证实了系统卸压时间远短于样品热恢复时间，热泄漏极小，充分验证了仪器在准绝热测试中的有效性。在实际应用评估中，该平台表现优异，不仅成功完成了有机塑晶、无机塑晶及金属等典型材料的单循环绝热温变测试，更通过程序化控制实现了100次以上的加卸压循环疲劳测试。实验结果清晰地揭示了材料的性能衰减规律，并验证了石墨烯复合改性对提升材料稳定性的作用，为材料的工程寿命预测提供了核心数据支撑。

这一多功能测试平台的研制成功，填补了压卡材料标准化表征装置的空白。它不仅为深入探究压卡效应的微观机理提供了强有力的科学工具，更将极大地加速高性能制冷材料的筛选与优化进程，为推动固态制冷技术走向实用化提供坚实的技术保障。

论文第一作者为宋睿琪工程师，通讯作者为李昺研究员。该项研究得到了中国科学院“从0到1”原始创新项目、金属所仪器研制项目及国家自然科学基金的共同支持。

图1. 仪器组成示意图。

图2. 基于NaCl的仪器校准数据。