在德国汉诺威工业博览会上，萨尔大学展示了如何将3D打印技术与材料科学研究相结合，探索制冷与供暖领域的替代方案。研究核心聚焦于弹性热效应技术，这是一种利用镍钛形状记忆合金在机械应力作用下释放热量、卸载后吸收热量的物理过程。该技术无需传统制冷剂，成为构建环保型温控系统的关键技术路径。
研究团队负责人保罗·莫茨基介绍，团队此前主要使用细丝和极细的镍钛合金线材进行实验。这些材料在受力或受压时会发生相变，直接关联热量的传输。具体而言，合金在室温下处于高温相，施加机械应力会强制其转变为低温相并释放热量；当材料冷却至室温后撤去应力，它又回到高温相并吸收环境热量，从而实现制冷效果。
莫茨基进一步指出，这种材料的每一次形变都对应着特定的电阻值变化。通过监测电阻，系统可以直接读取材料的形变状态，从而将位置传感器功能集成到材料本身，无需额外的独立传感器。这种自感知特性极大地简化了系统架构，提高了控制的精准度。
除了热力学机制，团队同样关注材料的耐用性与维护便利性。莫茨基强调，研究重点在于开发能经受住长期连续运行和频繁维护的坚固材料与设计。在萨尔大学的系统工程和可持续材料工程等专业课程中，这种面向实际应用的研发思路已成为核心教学内容。团队与迪尔克·贝雷合作，正致力于通过3D打印技术制造复杂的几何制冷结构。
利用增材制造，研究人员能够构建出具有多孔内部结构和巨大表面积的镍钛合金精细结构。这种高比表面积对于热交换效率至关重要，因为它确保了空气或冷却液能与材料表面实现最高效的接触。莫茨基表示，目标是让线缆束在超过一百万次的循环中保持性能。尽管材料最终会因疲劳而失效，但通过设计易于快速更换的组件，可以大幅降低维护成本，确保技术在实际应用中的可持续性。
该研究不仅解决了热力学原理问题，更攻克了工程化落地的关键瓶颈。对于中国制冷行业而言，随着“双碳”目标的推进，寻找无氟、高效且长寿命的替代技术已成为产业刚需。德国高校在材料微观设计与增材制造工艺上的深度结合，为中国企业提供了重要启示：绿色制冷技术的突破不仅依赖于基础物理发现，更取决于对材料疲劳寿命、模块化维护及复杂结构制造能力的系统性工程优化。