中美兩國(guó)科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新型柔性制冷方法，使用橡膠、魚線和鎳鈦合金等材料像“扭麻花”一般實(shí)現(xiàn)制冷，有望顯著提升熱機(jī)效率，節(jié)省電能并降低制冷成本。

近日發(fā)表在美國(guó)《科學(xué)》雜志上的研究顯示，這種被稱為“扭熱制冷”的新策略先對(duì)纖維加捻，然后通過解捻獲得明顯降溫，其卡諾效率可達(dá)67%，超過傳統(tǒng)空氣壓縮制冷不到60%的卡諾效率?？ㄖZ效率是用于衡量熱機(jī)最大工作效率的指標(biāo)。

據(jù)介紹，目前空調(diào)和冰箱制冷消耗全球約20%的電能，需求還將繼續(xù)增加，這將進(jìn)一步加劇地球溫室效應(yīng)。提高制冷效率是科學(xué)界亟待解決的問題。

中國(guó)南開大學(xué)和美國(guó)得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)將纖維狀的橡膠彈性體兩端固定，一端加捻使其形成類似于DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)，并將纖維拉長(zhǎng)一倍。隨后，伸長(zhǎng)和加捻后的結(jié)構(gòu)在快速釋放中降溫，最大降溫點(diǎn)可降溫16.4攝氏度。

論文共同通訊作者、南開大學(xué)藥學(xué)院教授劉遵峰說，傳統(tǒng)“彈熱制冷”需要將橡皮筋拉長(zhǎng)6至7倍再縮回，“扭熱制冷”比它的卡諾效率高一倍，且體積更小。

研究團(tuán)隊(duì)使用魚線、紡織線等耐久性更強(qiáng)的剛性高分子材料也實(shí)現(xiàn)了制冷效果，且相同形變下的降溫效果比橡膠更強(qiáng)。研究還顯示，將4根鎳鈦合金絲加捻并解捻，最大降溫點(diǎn)可獲得20.8攝氏度的降溫，整體平均降溫可達(dá)18.2攝氏度，一個(gè)制冷周期只有30秒左右。

研究人員據(jù)此制作了一個(gè)冰箱模型，用3根鎳鈦合金絲給流動(dòng)的水降溫，解捻每厘米0.87轉(zhuǎn)即可獲得7.7攝氏度的降溫。

研究人員還在材料表面涂覆上熱致變色涂料，使纖維隨捻度變化發(fā)生可逆的顏色變化，未來有望用于可穿戴設(shè)備、可視傳感器和智能變色織物等。(記者周舟)

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