港科大研发无气体制冷剂弹性制冷原型机：百万次循环零衰减

中国香港科技大学研究团队成功开发出一种基于形状记忆合金的弹性制冷系统原型机。该装置摒弃传统气态制冷剂，采用固态TiNiCuCo合金作为工作介质，在连续运行100万次后仍能保持400瓦的稳定制冷功率与41摄氏度的温差，未出现可测量的性能衰减。相关成果已发表于学术期刊《Joule》。

弹性制冷技术利用材料在机械应力下的相变过程实现吸放热。以往商用镍钛合金在反复形变中易发生功能疲劳，导致制冷能力下降17%至48%。港科大团队针对这一瓶颈开发了四元TiNiCuCo合金，其弹热温度变化稳定维持在约14.8摄氏度。在加速疲劳测试中，该合金经受住1亿次循环而未出现功能性退化，将技术难点从材料寿命转向系统级工程优化。

为匹配高耐久性材料，研究人员同步设计了双层翅片结构的制冷剂模块。该设计不仅扩大了换热面积，还有效抵抗了重复载荷引发的结构屈曲，整体结构成功承受超过1000万次压缩循环。此外，整机架构经过简化，零部件数量减少约50%，其中不参与制冷的结构性组件比例由15%降至5%，有助于降低潜在故障点并提升未来量产的可维护性。

目前该设备仍处于实验室验证阶段。尽管400瓦的输出功率对实验装置而言具备一定规模，但距离替代家用空调仍有差距。研究团队指出，后续需重点解决整机能效比、单位体积功率密度、机械驱动方式及制造成本等问题。基于当前的疲劳数据，团队推算该制冷系统在真实工况下可能具备超过十年的可靠使用寿命，但该数值为模型外推结果，尚未经历十年期实地运行验证。

项目负责人清平·孙教授表示，团队目前已启动基于此项技术的空调系统开发工作。从受控环境下的材料演示转向实际气候控制设备，意味着研究重心将全面转向工程化应用。弹性制冷领域近年来持续探索，包括结合余热或太阳能热能的混合系统，但港科大此次突破的核心在于首次以实证数据回应了该技术商业化前Zui关键的耐久性问题。