Учёные заявили о прорыве в эластокалорическом охлаждении

Исследовательская группа из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) разработала эластокалорическое охлаждающее устройство с нулевой деградацией. Работающее на усталостно-стойком твёрдотельном хладагенте, устройство сохраняет стабильные характеристики после более чем одного миллиона рабочих циклов.

Эластокалорическое охлаждение основано на обратимом фазовом превращении сплавов с памятью формы, индуцированном механическим напряжением. Этот метод рассматривается как экологичная альтернатива парокомпрессионным системам, поскольку не использует парниковые хладагенты. Однако коммерциализация сдерживалась деградацией характеристик и низкой надёжностью: распространённый сплав NiTi подвержен функциональной усталости.

Команда под руководством профессора Сунь Цинпина разработала четырёхкомпонентный сплав TiNiCuCo, обладающий значительно более высокой усталостной стойкостью. Ключевым элементом конструкции стала двухслойная ребристая структура хладагента, спроектированная для повышения эффективности теплообмена и сопротивления продольному изгибу. Эта структура выдерживает более 10 миллионов циклов сжатия. Кроме того, конструкция позволила сократить количество компонентов на 50% и снизить долю неэффективных элементов с 15% до 5%.

Созданное устройство продемонстрировало постоянную холодопроизводительность 400 Вт и стабильный перепад температур 41 К на протяжении одного миллиона рабочих циклов без признаков деградации. Ускоренные испытания хладагента TiNiCuCo не выявили функциональной деградации после 100 миллионов циклов. Ожидается, что в реальных условиях эксплуатации хладагент прослужит более десяти лет.

«Хотя за последнее десятилетие был достигнут значительный прогресс в эффективности твердотельного охлаждения, долгосрочная стабильность критически важна для практического применения. Этот прорыв приближает технологию к реальному использованию за пределами лабораторных демонстраций»,

— отметил профессор Сунь Цинпин.

В настоящее время команда работает над созданием кондиционера на базе этой технологии. В дальнейших планах — повышение энергоэффективности, удельной мощности и конкурентоспособности по стоимости эластокалорических систем охлаждения.