世界上第一台用镍钛诺(一种镍钛合金)制成的人造肌肉冷却的冰箱里，只有一小瓶冰箱的空间。但由Stefan Seelecke和Paul Motzki教授领导的团队将于4月22日至26日在汉诺威工业博览会上展示的迷你原型是开创性的:它表明弹性热学正在成为实际应用的可行解决方案。这种对气候友好的制冷和加热技术比目前的方法更加节能和可持续。
研究小组正在萨尔大学和机电与自动化技术中心(ZeMa)的多个研究项目中开发新的加热和冷却技术。
这项新技术现在已经被集成到一个小型、紧凑的冰箱原型中，它基于一个非常简单的原理:通过拉伸电线并再次释放它们来从空间中带走热量。这种由超弹性镍钛诺制成的形状记忆线被称为“人造肌肉”，它吸收冷却室中的热量，并将其释放到外部环境中。
“我们的弹性热工艺使我们能够在不使用破坏气候的制冷剂的情况下实现约20摄氏度的温差，这种方式比今天的传统技术节能得多，”在萨尔大学和萨尔布尔
弹性热材料的效率是当今空调系统或冰箱的十倍以上。美国能源部和欧盟委员会已经宣布saarbr
为了传递热量，研究人员使用了镍钛诺人造肌肉的特殊“超能力”:形状记忆。由这种合金制成的金属丝在变形或拉伸后能记住它们原来的形状，并恢复到原来的形状。就像肌肉弯曲一样，它们可以变长然后变短，也可以紧张和放松。其原因在于镍钛诺的内部深处，镍钛诺有两个晶格——两种相可以相互转化。与水的固、液、气三相不同，镍钛诺的两相都是固体。
在晶体结构的这些相变过程中，导线吸收热量并再次释放热量。“形状记忆材料在超弹性状态下拉伸时释放热量，在释放时吸收热量，”保罗·莫茨基教授解释说，他是萨尔大学和泽马的跨机构教授，在那里他领导着智能材料系统研究小组。如果许多电线捆绑在一起，效果会更强——由于它们的表面积更大，它们吸收和释放更多的热量。
虽然原理一开始看起来很简单，但构建冷却电路需要解决的研究问题是非常复杂的。研究小组在汉诺威展示的迷你冰箱中，有一个特别设计的、获得专利的凸轮驱动装置，可以围绕一个圆形冷却室连续旋转200微米细的镍钛诺电线束。
正在研究冷却系统的博士生卢卡斯·埃尔解释说:“当它们绕圈运动时，它们的一侧受到机械载荷，即拉伸，而另一侧则被卸载。”空气通过旋转的线束进入冷却室，在那里电线被卸载并从空气中吸收热量。然后，空气在冷却室的空电线周围不断循环。当它们继续旋转时，导线将热量输送出冷却室，并在冷却室外伸展时释放热量。
“使用这种方法，冷却室可以冷却到10-12摄氏度左右，”学生尼古拉斯·谢勒(Nicolas Scherer)说，他正在进行这个项目的研究，作为他硕士论文的一部分。
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冰箱仅仅是个开始。Paul Motzki解释说:“我们希望在广泛的应用中利用弹性热学的创新潜力，例如工业冷却，电动汽车冷却，以推进电动交通和家用电器。”
这项新技术是十多年来在几个研究项目和多个获奖博士论文项目中研究的结果。在出发!在Saar项目中，研究人员正在与其他研究机构和工业伙伴合作。其目的是产生新的技术转让形式，加快进入市场的道路。在几个研究项目和博士论文项目中，工程师们还开发了一个冷却和加热演示器，该演示器可以连续运行，并展示弹性热量如何冷却和加热空气。
在汉诺威工业博览会上，总部位于萨尔布尔
