Более чистый подход к охлаждению с использованием сжимаемого металла

Отчет за 31 мая 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Боб Йирка, Tech Xplore

Группа ученых-материаловедов из Университета Мэриленда, работающая с одним коллегой из Университета Цзяотун и другим из Университета Бэйхан, оба в Китае, разработала более чистый подход к созданию систем охлаждения, основанный на использовании сжимаемого металла. Их исследование опубликовано в журнале Science.

Охлаждающие материалы, используемые в холодильниках, вредны для окружающей среды, и инженеры ищут более чистую альтернативу. Одним из таких исследователей является Ичиро Такеучи из Университета Мэриленда. В течение последнего десятилетия он и его команда работали над поиском способа использования электрокалорийных материалов в качестве охлаждающих агентов.

Такие материалы претерпевают изменения температуры при растяжении или сжатии из-за фазовых переходов. В частности, он и его коллеги работали с проводами из никеля и титана (NiTi), которые, как выяснилось, являются электрокалорическими, для создания систем охлаждения. На пути создания коммерчески жизнеспособного продукта стоит множество инженерных проблем, но в этой новой работе они преодолели некоторые из этих проблем.

Две самые большие проблемы связаны с эффективной регенерацией жидкости (в качестве теплообмена используется вода) и способами уменьшения потерь тепла, возникающих в результате трения. Решения включали использование более плотных связок никель-титановых трубок и улучшенного привода, который обеспечивает группирование нагрузки. В их системе используются два пучка, соединенные с помощью привода — по мере того, как нагрузки объединяются и разъединяются, система проходит циклы сжатия NiTi, что приводит к охлаждению и, следовательно, охлаждению.

Модель имеет два режима, в зависимости от количества воды в системе — один режим предназначен для оптимизации охлаждения, а другой — температурного диапазона. Было показано, что система способна охлаждать систему на 22,5К.

Команда признает, что их система еще не готова к коммерциализации, но ожидает, что некоторые улучшения сделают это так. Они планируют повысить его эффективность за счет улучшения привода и изменения процентного содержания никеля и титана, используемых в изготовлении трубок.

Больше информации: Сусинь Цянь и др., Высокопроизводительная многорежимная эластокалорическая система охлаждения, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adg7043.