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天津日报:南大研获“扭热制冷”新技术
来源: 天津日报2019年10月12日第5版发稿时间:2019-10-12 18:56

 改变纤维内部捻度可降温 科研成果登上《科学》杂志

  本报讯(记者  姜凝)10月11日,在线出版的世界权威学术期刊之一的《科学》杂志刊文,报道了南开大学与美国德克萨斯州立大学达拉斯分校的一支国际联合研究团队研获的一种柔性制冷新策略──“扭热制冷”。研究团队发现,改变纤维内部的捻度可以实现降温,制冷效率更高、体积更小,且适用于天然橡胶、钓鱼线和镍钛合金等多种普通材料。该研究发现的这种新型制冷技术,为制冷领域扩充了一个新的板块,将为降低制冷领域能源损耗提供一种新的途径。

  根据国际制冷研究机构的数据统计,目前世界上使用空调和冰箱制冷消耗的电能约占全球电能损耗的20%。如今被广泛应用的空气压缩原理制冷,卡诺效率一般低于60%。传统的冰箱在制冷过程中释放出的气体正在加剧地球变暖。

  “初步实验证实,‘扭热制冷’技术的卡诺效率可以达到67%。这意味着,使用橡胶、钓鱼线等普通材料进行制冷,将可获得更高卡诺效率,从而节省更多电能,降低制冷成本。”南开大学药物化学生物学国家重点实验室、药学院、功能高分子教育部重点实验室团队刘遵峰教授说,获得相同降温效果的情况下,“扭热制冷”的体积仅为传统“弹热制冷”的2/7,“扭热制冷”的卡诺效率可达67%。

  研究人员还发现,将“扭热制冷”技术应用于强度更大、传热更快的镍钛形状记忆合金时,制冷效果更佳,且只需要加入较低的捻度,就会获得比较大的降温。“一个制冷周期,只需要30秒左右。”刘遵峰说。

  此外,研究人员将镍钛合金丝表面涂覆热致变色涂料,可以制成“扭热制冷”变色纤维。在加捻和解捻的过程中,该纤维会发生可逆的颜色变化。“它可用作新型传感元件,对纤维捻度进行远程光学测量。比如,通过肉眼观察颜色的变化,就可以知道远处的材料转了几圈,这是一种非常简易的传感器。”刘遵峰说,基于“扭热制冷”原理,一些纤维也可用于智能变色织物。

 

编辑:郝静秋

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