The Role of Chemical Pressure in the Formation of the Structure and Barocaloric Properties of Complex Fluorides and Oxyfluorides

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The role of chemical pressure as an effective tool in the processes of formation of initial and distorted (as a result of structural transformations) phases, thermodynamic properties, and direct and inverse barocaloric effects in some complex oxyfluorides and fluorides with octahedral, tetrahedral, and spherical anion and cation groups in the structure has been studied. It is found that, due to the small temperature hysteresis and high baric sensitivity of materials, the maximum values of absolute and integral barocaloric characteristics can be implemented at low pressures. Correspondingly, the temperature range of reversibility of thermodynamic cycles based on fluorides/oxyfluorides as solid-state coolants can be expanded.

About the authors

I. N. Flerov

Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 660036, Krasnoyarsk, Russia; Institute of Engineering Physics and Radioelectronics, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia

Email: flerov@iph.krasn.ru
Россия, Красноярск; Россия, Красноярск

M. V. Gorev

Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 660036, Krasnoyarsk, Russia; Institute of Engineering Physics and Radioelectronics, Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia

Email: flerov@iph.krasn.ru
Россия, Красноярск; Россия, Красноярск

E. V. Bogdanov

Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 660036, Krasnoyarsk, Russia; Institute of Engineering Systems and Energy, Krasnoyarsk State Agrarian University, Krasnoyarsk, Russia

Email: flerov@iph.krasn.ru
Россия, Красноярск; Россия, Красноярск

N. M. Laptash

Institute of Chemistry, Far Eastern Branch, Vladivostok, Russia

Author for correspondence.
Email: flerov@iph.krasn.ru
Россия, Владивосток

References

  1. Mañosa L., Planes A., Acet M. // J. Mater. Chem. A. 2013. V. 1. P. 4925. https://doi.org/10.1039/C3TA01289A
  2. Kitanovski A., Plaznik U., Tomc U., Poredoš A. // Int. J. Refrig. 2015. V. 57. P. 288. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2015.06.008
  3. Lorusso G., Sharples J.W., Palacios E. et al. // Adv. Mater. 2013. V. 25. P. 4653. https://doi.org/10.1002/adma.201301997
  4. Michaelis N., Welsch F., Kirsch S.M. et al. // Int. J. Refrig. 2019. V. 100. P. 167. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2019.01.006
  5. Kitanovski A. // Adv. Energy Mater. 2020. V. 10. P. 1903741. https://doi.org/10.1002/aenm.201903741
  6. Gschneidner Jr K.A., Pecharsky V.K., Tsokol A.O. // Rep. Prog. Phys. 2005. V. 68. P. 1479. https://doi.org/10.1088/0034-4885/68/6/r04
  7. Franco V., Blázquez J., Ingale B., Conde A. // Annu. Rev. Mater. Res. 2012. V. 42. P. 305. https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-062910-100356
  8. Smith A., Bahl C.R., Bjørk R. et al. // Adv. Energy Mater. 2012. V. 2. P. 1288. https://doi.org/10.1002/aenm.201200167
  9. Zhong W., Au C.T., Du Y.W. // Chin. Phys. B. 2013. V. 22. P. 057501. https://doi.org/10.1088/1674-1056/22/5/057501
  10. Planes A., Mañosa L., Acet M. // J. Phys.: Condens. Matter 2009. V. 21. P. 233201. https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/23/233201
  11. Brück E. Handbook of Magnetic Materials. V. 28. Amsterdam: Elsevier, 2019. 217 p.
  12. Scott J. // Annu. Rev. Mater. Res. 2011. V. 41. P. 229. https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-062910-100341
  13. Valant M. // Prog. Mater. Sci. 2012. V. 57. P. 980. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2012.02.001
  14. Tishin A., Spichkin Y., Zverev V., Egolf P. // Int. J. Refrig. 2016. V. 68. P. 177. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2016.04.020
  15. Shi J., Han D., Li Z. et al. // Joule. 2019. V. 3. P. 1200. https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.03.021
  16. Zverev V., Pyatakov A., Shtil A., Tishin A. // J. Magn. Magn. Mater. 2018. V. 459. P. 182. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.11.032
  17. Greco A., Aprea C., Maiorino A., Masselli C. // AIP Conf. Proc. 2019. V. 2191. P. 020091. https://doi.org/10.1063/1.5138824
  18. Energy Savings Potential and RD&D Opportunities for Non-vapor compression HVAC Technologies, Report of the U.S. Dpt. Of Energy. March 2014
  19. Aznar A., Lloveras P., Barrio M. et al. // J. Mater. Chem. A. 2020. V. 8. P. 639. https://doi.org/10.1039/C9TA10947A
  20. Bermúdez-García J.M., Yáñez-Vilar S., García-Fernández A. et al. // J. Mater. Chem. C. 2018. V. 6. P. 9867. https://doi.org/10.1039/C7TC03136J
  21. Bermúdez-García J.M., Sánchez-Andújar M., Señarís-Rodríguez M.A. // J. Phys. Chem. Lett. 2017. V. 8. P. 4419. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.7b01845
  22. Li B., Kawakita Y., Ohira-Kawamura S. et al. // Nature 2019. V. 567. P. 506. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1042-5
  23. Bermúdez-García J.M., Sánchez-Andújar M., Castro-García S. et al. // Nat. Commun. 2017. V. 8. P. 15715. https://doi.org/10.1038/ncomms15715
  24. Ouyang G., Pan C., Wolf S. et al. // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 116. P. 251901. https://doi.org/10.1063/5.0012166
  25. Zarkevich N.A., Johnson D.D., Pecharsky V.K. // J. Phys. D. 2017. V. 51. P. 024002. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aa9bd0
  26. Gorev M., Bogdanov E., Flerov I. // J. Phys. D. 2017. V. 50. P. 384002. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aa8025
  27. Gorev M., Bogdanov E., Flerov I., Laptash N. // J. Phys.: Condens. Matter. 2010. V. 22. P. 185901. https://doi.org/10.1088/0953-8984/22/18/185901
  28. Hou H., Simsek E., Ma T. et al. // Science. 2019. V. 366. P. 1116. https://doi.org/10.1126/science.aax7616
  29. Pu Y., Zhang Q., Li R. et al. // Appl. Phys. Lett. 2019. V. 115. P. 223901. https://doi.org/10.1063/1.5126652
  30. Zhang G., Li Z., Yang J. et al. // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 116. P. 023902. https://doi.org/10.1063/1.5133110
  31. Bradeško A., Juričić D., Santo Zarnik M. et al. // Appl. Phys. Lett. 2016. V. 109. P. 143508. https://doi.org/10.1063/1.4964124
  32. Hanrahan B., Easa J., Payne A. et al. // Cell Rep. Phys. Sci. 2020. V. 1. P. 100075. https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2020.100075
  33. Liu Y., Wei J., Janolin P.E. et al. // Phys. Rev. B. 2014. V. 90. P. 104107. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.104107
  34. Mañosa L., Planes A. // Adv. Mater. 2017. V. 29. P. 1603607. https://doi.org/10.1002/adma.201603607
  35. Lloveras P., Tamarit J.L. // MRS Energy Sustainability 2021. V. 8. P. 3. https://doi.org/10.1557/s43581-020-00002-4
  36. Cazorla C. // Appl. Phys. Rev. 2019. V. 6. P. 041316. https://doi.org/10.1063/1.5113620
  37. Wei Z.Y., Sun W., Shen Q. et al. // Appl. Phys. Lett. 2019. V. 114. P. 101903. https://doi.org/10.1063/1.5077076
  38. Xiao F., Li Z., Chen H. et al. // Materialia. 2020. V. 9. P. 100547. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2019.100547
  39. Gui W., Qu Y., Cao Y. et al. // J. Mater. Res. Technol. 2022. V. 19. P. 4998. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.07.018
  40. Александров К.С., Анистратов А.Т., Безносиков Б.В. Федосеева Н.В. Фазовые переходы в кристаллах галоидных соединений ABX3. Новосибирск: Наука, 1981. 266 с.
  41. Александров К.С., Безносиков Б.В. Перовскиты. Настоящее и будущее. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004. 231 с.
  42. Flerov I., Gorev M., Aleksandrov K. et al. // Mater. Sci. Eng. R Rep. 1998. V. 24. P. 81. https://doi.org/10.1016/S0927-796X(98)00015-1
  43. Gautier R., Gautier R., Chang K.B., Poeppelmeier K.R. // Inorg. Chem. 2015. V. 54. P. 1712. https://doi.org/10.1021/ic5026735
  44. Udovenko A.A., Laptash N.M. // Acta Cryst. 2008. V. 64. P. 645. https://doi.org/10.1107/S0108768108033053
  45. Udovenko A.A., Vasiliev A.D., Laptash N.M. // Acta Cryst. B. 2010. V. 66. P. 34. https://doi.org/10.1107/S0108768109052987
  46. Шувалов Л.А. // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1979. Т. 43. 8. С. 1554
  47. Gorev M., Bogdanov E., Flerov I. // Scr. Mater. 2017. V. 139. P. 53. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2017.06.022
  48. Горев М.В., Флеров И.Н., Богданов Е.В. и др. // ФТТ. 2010. Т. 52. С. 35.
  49. Flerov I.N., Kartashev A.V., Gorev M.V. et al. // J. Fluorine Chem. 2016. V. 183. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2015.12.010
  50. Флеров И.Н., Горев М.В., Трессо A., Лапташ Н.М. // Кристаллография. 2011. Т. 52. С. 13.
  51. Gorev M.V., Bogdanov E.V., Flerov I.N. et al. // Ferroelectrics 2010. V. 397. P. 76. https://doi.org/10.1080/00150193.2010.48472251
  52. Фокина В.Д., Флеров И.Н., Молокеев М.С. и др. // ФТТ. 2008. Т. 50. С. 2084. 2008
  53. Фокина В.Д., Богданов Е.В., Горев М.В. и др. // ФТТ. 2010. Т. 52. С. 728.
  54. Фокина В.Д., Богданов Е.В., Погорельцев Е.И. и др. // ФТТ. 2010. Т. 52. С. 148.
  55. Горев М.В., Богданов Е.В., Флеров И.Н. и др. // ФТТ. 2010. Т. 52. С. 156.
  56. Флеров И.Н., Горев М.В., Фокина В.Д. и др. // ФТТ. 2004. Т. 46. С. 888.
  57. Flerov I.N., Gorev M.V., Fokina V.D. // Phys. Solid State. 2004. V. 46. P. 915. https://doi.org/10.1134/1.1744971
  58. Pirc R., Kutnjak Z., Blinc R., Zhang Q.M. // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 98. P. 021909. https://doi.org/10.1063/1.3543628
  59. Romanini M., Wang Y., Gürpinar K. et al. // Adv. Mater. 2021. P. 2008076. https://doi.org/10.1002/adma.202008076
  60. Flerov I., Gorev M., Bogdanov E., Laptash N. // Ferroelectrics. 2016. V. 500. P. 153. https://doi.org/10.1080/00150193.2016.1214525
  61. Salgado-Beceiro J., Nonato A., Silva R. et al. // Mater. Adv. 2020. V. 1. № 9. P. 3167. https://doi.org/10.1039/d0ma00652a
  62. Флеров И.Н., Фокина В.Д., Горев М.В. и др. // ФТТ. 2007. Т. 49. С. 1093.
  63. Богданов Е.В., Погорельцев Е.И., Мельникова С.В. и др. // ФТТ. 2013. Т. 55. С. 366.
  64. Bogdanov E.V., Mel’nikova S.V., Pogoreltsev E.I. et al. // Solid State Sci. 2016. V. 61. P. 155. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2016.08.012
  65. Udovenko A.A., Laptash N.M. // Acta Cryst. B. 2008. V. 64. P. 527. https://doi.org/10.1107/S0108768108021289
  66. Mikhaleva E.A., Gorev M.V., Molokeev M.S. et al. // J. Alloys Compd. 2020. V. 839. P. 155085. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155085
  67. Aznar A., Negrier P., Planes A. et al. // Appl. Mater. Today. 2021. V. 23. P. 101023. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2021.101023

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (195KB)
Indexing metadata
3.

Download (471KB)
Indexing metadata
4.

Download (420KB)
Indexing metadata
5.

Download (387KB)
Indexing metadata
6.

Download (684KB)
Indexing metadata
7.

Download (706KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».