德日联合研发热驱动薄膜制冷技术，实验室原型产冷量2毫瓦

德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）与日本筑波大学的研究人员成功演示了一种利用热能驱动制冷的系统。该装置通过两片超薄金属箔协同工作，将热能转化为机械运动，进而产生冷却效果。相关研究已于2026年8月28日发表于《自然·能源》期刊。

设备采用两片不同功能的金属薄膜。厚度为22微米的钛镍合金箔作为驱动层，受热后恢复形状并收缩，类似微型金属肌肉拉动另一部件。另一片厚度为26.5微米的钛镍铁合金箔作为固态制冷剂，拉伸时内部结构改变并释放热量；随后在驱动层冷却、张力减小时，该箔片温度下降，从而吸收待冷却对象的热量。这一过程基于材料可逆形变特性，称为“弹热效应”。

在实验室测试中，研究人员首先对驱动箔进行电加热至约86℃，使制冷材料产生12.9℃的温度变化，整机冷热两侧温差达4℃。第二次测试使用外部130℃热源接触传热，实现2.2℃的两侧温差。这些测量值反映的是材料或装置的局部温变，并非指可直接降低计算机运行温度。第一作者Yi-Ting Hsiau表示，结果证实了该原理在实际中的可行性。

目前原型的制冷功率仍非常有限。在外部热源供电的测试中，当冷热侧温差为零时，装置产生的制冷功率仅为2.09毫瓦（约0.00209瓦）。该数据未对应Zui大2.2℃温差工况。尽管证明了物理可能性，但当前能力距离处理器或数据中心所需的散热要求仍有显著差距。

该系统虽以热能替代了拉伸制冷材料的电动执行器，但仍依赖电力。设备保留了两套辅助电动执行器用于控制热交换器的移动，以完成吸热与排热循环。根据研究补充资料，这些辅助机构消耗了原型机超过90%的总电能。作者指出这主要源于高精度实验设备的使用，未来计划替换为低功耗方案。此外，测试所用的外部热源目前为小型铂电热源，直接利用计算机废热仍是远期目标，称其完全免电并不准确。

该技术的主要潜力在于回收通常被废弃的热能，减少传统制冷系统的电力消耗，并使用固态制冷剂替代部分高气候影响挥发性流体。要实现实际节能效益，仍需优化整体装置性能。研究团队正致力于将多层薄膜并联以提升制冷容量，同时改进热交换效率、加快循环速度，并针对具体应用场景调整设计。耐久性也是待解决的关键问题，目前系统仅完成了80个循环（共96秒）的稳定性测试，后续开发需验证其在长期运行与有效热负荷下的性能保持情况。