中國香港科技大學(xué)研究團(tuán)隊成功開發(fā)出一種基于形狀記憶合金的彈性制冷系統(tǒng)原型機(jī)。該裝置摒棄傳統(tǒng)氣態(tài)制冷劑，采用固態(tài)TiNiCuCo合金作為工作介質(zhì)，在連續(xù)運(yùn)行100萬次后仍能保持400瓦的穩(wěn)定制冷功率與41攝氏度的溫差，未出現(xiàn)可測量的性能衰減。相關(guān)成果已發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Joule》。

彈性制冷技術(shù)利用材料在機(jī)械應(yīng)力下的相變過程實(shí)現(xiàn)吸放熱。以往商用鎳鈦合金在反復(fù)形變中易發(fā)生功能疲勞，導(dǎo)致制冷能力下降17%至48%。港科大團(tuán)隊針對這一瓶頸開發(fā)了四元TiNiCuCo合金，其彈熱溫度變化穩(wěn)定維持在約14.8攝氏度。在加速疲勞測試中，該合金經(jīng)受住1億次循環(huán)而未出現(xiàn)功能性退化，將技術(shù)難點(diǎn)從材料壽命轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級工程優(yōu)化。

為匹配高耐久性材料，研究人員同步設(shè)計了雙層翅片結(jié)構(gòu)的制冷劑模塊。該設(shè)計不僅擴(kuò)大了換熱面積，還有效抵抗了重復(fù)載荷引發(fā)的結(jié)構(gòu)屈曲，整體結(jié)構(gòu)成功承受超過1000萬次壓縮循環(huán)。此外，整機(jī)架構(gòu)經(jīng)過簡化，零部件數(shù)量減少約50%，其中不參與制冷的結(jié)構(gòu)性組件比例由15%降至5%，有助于降低潛在故障點(diǎn)并提升未來量產(chǎn)的可維護(hù)性。

目前該設(shè)備仍處于實(shí)驗室驗證階段。盡管400瓦的輸出功率對實(shí)驗裝置而言具備一定規(guī)模，但距離替代家用空調(diào)仍有差距。研究團(tuán)隊指出，后續(xù)需重點(diǎn)解決整機(jī)能效比、單位體積功率密度、機(jī)械驅(qū)動方式及制造成本等問題?；诋?dāng)前的疲勞數(shù)據(jù)，團(tuán)隊推算該制冷系統(tǒng)在真實(shí)工況下可能具備超過十年的可靠使用壽命，但該數(shù)值為模型外推結(jié)果，尚未經(jīng)歷十年期實(shí)地運(yùn)行驗證。

項目負(fù)責(zé)人清平·孫教授表示，團(tuán)隊目前已啟動基于此項技術(shù)的空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)工作。從受控環(huán)境下的材料演示轉(zhuǎn)向?qū)嶋H氣候控制設(shè)備，意味著研究重心將全面轉(zhuǎn)向工程化應(yīng)用。彈性制冷領(lǐng)域近年來持續(xù)探索，包括結(jié)合余熱或太陽能熱能的混合系統(tǒng)，但港科大此次突破的核心在于首次以實(shí)證數(shù)據(jù)回應(yīng)了該技術(shù)商業(yè)化前Zui關(guān)鍵的耐久性問題。