中國香港科技大學(xué)（HKUST）研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一款彈性熱冷卻裝置，該設(shè)備采用形狀記憶合金作為制冷劑，通過機(jī)械加載與卸載過程中的相變實(shí)現(xiàn)制冷，并有效解決了傳統(tǒng)技術(shù)中材料易疲勞導(dǎo)致性能衰減的問題。相關(guān)研究成果已發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Joule》。

彈性熱冷卻技術(shù)利用固體材料的形狀記憶效應(yīng)：材料受機(jī)械應(yīng)力時(shí)發(fā)熱，散熱后恢復(fù)原溫；移除應(yīng)力后溫度驟降，反復(fù)循環(huán)即可用于制冷。但以往反復(fù)的機(jī)械負(fù)載會(huì)削弱材料，致使制冷能力下降甚至失效，阻礙了商業(yè)化應(yīng)用。為此，HKUST團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了一種鈦鎳銅鈷（TiNiCuCo）形狀記憶合金替代傳統(tǒng)的鎳鈦合金。該合金在多次循環(huán)相變中保持彈性熱性能恒定，可靠性顯著提升。為增強(qiáng)抗彎折能力并優(yōu)化熱交換效率，研究人員將材料加工為雙壁肋結(jié)構(gòu)，使其可承受超過1000萬次壓縮循環(huán)而不受損。

在系統(tǒng)架構(gòu)方面，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)冷卻裝置進(jìn)行了整體優(yōu)化，降低熱損耗并提升穩(wěn)定性。設(shè)備組件數(shù)量減少50%，低效工作部件占比由15%降至5%。實(shí)測(cè)顯示，該裝置在超過100萬次運(yùn)行周期內(nèi)維持400W的恒定制冷功率，未出現(xiàn)性能衰減。團(tuán)隊(duì)通過加速疲勞測(cè)試驗(yàn)證，材料經(jīng)歷1億次循環(huán)后仍無功能影響，據(jù)此推算在實(shí)際制冷工況下設(shè)備壽命可超過十年。

盡管取得了階段性突破，研究人員指出該技術(shù)邁向市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)仍需進(jìn)一步攻關(guān)，后續(xù)重點(diǎn)將集中在提升系統(tǒng)能效、提高功率密度以及控制制造成本等方面。