新型冷却技术为能源效率和可持续性带来希望

来自 实验室仪器网

香港科技大学的研究人员发明了一种环保的制冷系统，打破了制冷性能的世界纪录。这项创新有可能彻底改变依赖制冷的企业，同时降低全球能源消耗。《自然能源》杂志发表了这项研究。

新型电热冷却技术为加速这一颠覆性技术的商业化和解决传统冷却系统的环境问题提供了一条可行的途径。其效率提高了48%以上。

传统的蒸汽压缩制冷技术依赖于高全球变暖潜力制冷剂。相比之下，利用形状记忆合金(SMA)制冷剂的固态弹性热制冷是一种环保的替代方案。这些SMA制冷剂不含温室气体，100%可回收，并且节能，基于SMA循环相变期间产生的潜热运行。

然而，该项发展中技术的商业化却因20至50K之间的温升相对有限而受到阻碍，而温升是冷却装置将热量从低温源传输到高温散热器的能力的重要性能指标。

为了应对这一挑战，机械与航空航天工程系孙清平教授和姚树怀教授领导的研究团队利用镍钛（NiTi）形状记忆合金开发了一种多材料级联弹热冷却装置，创下了冷却性能的新世界纪录。

研究人员选择了三种NiTi合金在不同温度区运行：冷端、中端和热端，每个温度区具有不同的相变温度。通过确保每个NiTi单元在其最佳温度范围内运行，他们显著提高了冷却效率。这种方法通过将每个单元的工作温度与各自的相变温度相一致，将设备的超弹性温度窗口扩展到100K以上。

他们研制的多材料级联弹热冷却机制，实现了水侧温升75K，超过了之前50.6K的世界纪录。

该研究团队在开发弹热冷却材料和结构方面取得了成功，并获得了众多专利并在著名期刊上发表了文章，在此基础上，该研究团队计划继续推进高性能形状记忆合金和设备，以用于高温热泵和零下弹热冷却应用。

他们的目标是进一步改进材料特性，创造高能效的制冷系统，并将这项创新技术商业化。鉴于目前全球约20%的电力用于空间供暖和制冷，而预测表明，到2050年，空间制冷将占全球电力需求的第二大份额，这项技术可能会对未来的能源使用产生重大影响。

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