北京
该系统不需要电动机，直接利用环境热量、废热或阳光运行。
以燃烧电力来对抗高温的时代可能终于要走向终结。德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和日本筑波大学的研究人员推出了“世界首套”热驱动弹热固态冷却系统。
有趣的是，该系统不需要电动机，直接利用环境热量、废热或阳光运行。它将两片超薄镍钛形状记忆合金薄膜连接起来，从而省去了电动机。
“关键的创新在于，我们结合了形状记忆合金的两种互补功能：一片薄膜将热量转化为机械功，另一片薄膜则利用这些机械功产生冷量，”KIT微结构技术研究所ZEco Thermal实验室青年研究员小组负责人许静媛博士解释说。
“这样一来，我们建立了一种驱动固态冷却的新方法，从而为利用废热和太阳能开辟了令人振奋的可能性，”许静媛补充道。
两种薄膜结构
制冷和制热消耗了全球近一半的能源。与此同时，化学制冷剂持续泄漏到大气中，加剧气候危机。
早期的固态“弹热”材料提供了一条更绿色的路径，因为这些合金在拉伸和释放时会降温。然而，那些早期系统仍然需要电力来驱动机械力。
这种新方法通过将两片薄如纸张的镍钛薄膜配对协同工作，彻底摆脱了电源。
第一片薄膜充当系统的内部引擎。当暴露在热量中时，这种形状记忆合金会急剧收缩，直接将热能转化为强大的机械拉力，无需电动机。这一机械动作立即拉伸第二片薄膜——它充当制冷器。随着载荷释放，金属内部的可逆结构变化使其温度大幅下降，直接从热量中产生冷气。
该系统使用一片22微米厚的单向形状记忆合金驱动薄膜，与一片26.5微米厚的超弹性合金制冷薄膜配对。微型驱动薄膜产生了高达14.5 N/mm的力-位移比，比同类商用机电驱动器高出十倍以上。
测试中展现潜力
在初步实验中，该原型机成功证明了实际可行性：在86°C的驱动输入下，部件层面实现了4°C的温降，弹热材料内部产生了近13°C的制冷效果。该系统还展示了稳健的实际运行能力，可在高达130°C的外部热源驱动下可靠工作。
“对我们来说，决定性时刻是我们测量到了确实由热驱动系统产生的冷量。这向我们表明，这一原理不仅在理论上成立，”该研究的第一作者、IMT博士研究员萧翊庭表示。
根据这项研究，弹热制冷的效率远高于现有的紧凑型技术。它能够达到其最大理论制冷效率的84%，将其他热电制冷模块远远甩在身后。
尽管目前的原型机还属于早期可行性验证模型，研究人员正在通过并联多个合金薄膜来积极扩大系统的制冷输出。未来的实际应用包括利用处理器废热为计算机芯片自冷却，以及将传动系统热量重新用于冷却汽车电子设备。
高性能计算机芯片可能很快就能利用自身产生的废热来保持冷却。电动汽车可以利用传动系统产生的热废能为敏感的座舱电子设备降温。
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