Устройство было разработано командой факультета машиностроения и аэрокосмической инженерии Гонконгского университета науки и технологий под руководством профессора Сунь Цинпина. При частоте 1 Гц система достигла температуры источника холода -12 °C при температуре теплоотвода 24 °C, что соответствует повышению температуры на 36 °C. Это исследование демонстрирует первый случай эластокалорического охлаждения с отрицательной температурой.
Система сочетает в себе три основные характеристики: бинарный никель-титановый (NiTi) сплав с низкой температурой завершения аустенизации -20,8 °C; 30-процентный водный раствор хлорида кальция в качестве морозостойкой теплоносительной жидкости; каскадную трубчатую конструкцию, состоящую из восьми регенераторов с тонкостенными трубками из NiTi. Конструкция работает по активному циклу Брайтона на основе сжатия и выдерживает давление до 900 МПа.
В ходе реальных испытаний устройство охладило изолированную камеру до -4 °C за 60 минут и заморозило 20 мл дистиллированной воды за 2 часа. Оно продемонстрировало удельную холодопроизводительность до 1,43 Вт·г⁻¹ в условиях нулевого температурного напора и потенциальный коэффициент полезного действия 3,4 при идеальных условиях рекуперации энергии.
Команда исследователей отметила, что на заморозку при отрицательных температурах приходится около 27% прогнозируемых глобальных выбросов гидрофторуглеродов, которые к 2025 году составят 330 миллионов тонн CO₂-эквивалента в год. Эластокалорическая альтернатива, не связанная с выбросами, может помочь смягчить это воздействие.
Профессор Сунь Цинпин заявил: «Это достижение демонстрирует потенциал для масштабного применения технологии эластокалорического замораживания. Мы сотрудничаем с промышленными предприятиями, чтобы ускорить ее коммерциализацию». Он добавил, что дальнейшие исследования будут направлены на повышение эффективности системы, удельной мощности и рентабельности.
Профессор Лу Мэнцянь, директор Центра климатической устойчивости и стабильности имени Отто Пуна при Гонконгском университете науки и технологий, назвал эту работу «значительным шагом вперед в нашей борьбе с изменением климата» и отметил, что она соответствует миссии центра по разработке стратегий устойчивого развития.
Исследование было поддержано Советом по исследовательским грантам Гонконга, Комиссией по инновациям и технологиям, а также совместными инициативами Шэньчжэня и Гонконга. Это вторая публикация команды в журнале Nature за последний год.
