日本科研团队在能源科学领域取得重大突破,成功利用镍钛(NiTi)合金的弹性热效应,实现了无需传统冷媒气体的零下温度冷却系统。这项研究成果发表于国际顶级期刊《Nature》2026年1月22日刊的“Highlights”栏目,标志着材料科学在绿色制冷技术方向上的重要进展。
镍钛合金作为一种典型的弹性热材料,其核心特性在于机械驱动下的相变过程。当材料从奥氏体相转变为马氏体相时,会伴随显著的温度变化。研究人员正是利用这一物理机制,通过机械方式驱动合金发生相变,从而在不依赖氟利昂等破坏臭氧层或产生温室效应的传统冷媒气体情况下,构建出能够稳定达到0℃以下温度的冷却系统。
日本作为全球材料科学研究的先行者,在形状记忆合金领域拥有深厚的技术积累。长期以来,日本学术界与产业界紧密合作,致力于将基础材料研究转化为实际工业应用。此次镍钛合金冷却技术的突破,正是基于日本在材料微观结构调控和相变机理研究方面的长期投入,体现了该国在高端材料工程领域的持续创新能力。
传统制冷技术普遍依赖压缩式或吸收式循环,需要大量使用化学冷媒,不仅存在泄漏风险,其生产和使用过程也伴随着较高的碳排放。镍钛合金弹性热冷却技术的出现,为制冷行业提供了一条全新的技术路线。该技术通过纯机械方式实现温度调控,理论上可大幅降低对化学物质的依赖,符合全球碳中和背景下对绿色制造技术的迫切需求。
这项技术若实现规模化应用,有望在冷链物流、精密仪器冷却、小型化制冷设备等领域发挥重要作用。特别是在对环保要求严苛的欧洲市场,以及正在大力推动绿色转型的亚洲市场,此类无冷媒制冷方案可能成为未来技术竞争的新高地。相关产业链的完善和成本控制将是技术从实验室走向市场的关键。
对于中国制造业而言,镍钛合金弹性热冷却技术的突破提供了重要的技术参考。国内企业在形状记忆合金制备和精密加工方面已具备一定基础,可借此契机加强产学研合作,探索适合本土应用场景的制冷解决方案,推动绿色制冷技术自主创新。
