中美科研团队开发出“扭麻花”制冷方法

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  中美两国科研团队开发出某种新型柔性制冷法子,使用橡胶、鱼线和镍钛合金等材料像“扭麻花”一般实现制冷,有望显著提升热机传输下行速率 ,节节油能并降低制冷成本。

  近日发表在美国《科学》杂志上的研究显示,或多或少被称为“扭热制冷”的新策略先对纤维加捻,或多或少通过解捻获得明显降温,其卡诺传输下行速率 可达67%,超过传统空气压缩制冷不能300%的卡诺传输下行速率 。卡诺传输下行速率 是用于衡量热机最大工作传输下行速率 的指标。

  据介绍,目前空调和冰箱制冷消耗全球约20%的电能,需求还将继续增加,这将进一步加剧地球温室效应。提高制冷传输下行速率 是科学界亟待正确处理的难题。

  中国南开大学和美国得克萨斯大学达拉斯分校研究人员领导的团队将纤维状的橡胶弹性体两端固定,一端加捻使其形成例如DNA的超螺旋型态,并将纤维拉长一倍。时候,伸长和加捻后的型态在快速释放中降温,最大降温点可降温16.4摄氏度。

  论文同去通讯作者、南开大学药学院教授刘遵峰说,传统“弹热制冷”都要将橡皮筋拉长6至7倍再缩回,“扭热制冷”比它的卡诺传输下行速率 高一倍,且体积更小。

  研究团队使用鱼线、纺织线等耐久性更强的刚性高分子材料也实现了制冷效果,且相同形变下的降温效果比橡胶更强。研究还显示,将4根镍钛合金丝加捻并解捻,最大降温点可获得20.8摄氏度的降温,整体平均降温可达18.2摄氏度,另一个制冷周期不能300秒左右。

  研究人员据此制作了另一个冰箱模型,用3根镍钛合金丝给流动的水降温,解捻每厘米0.87转即可获得7.7摄氏度的降温。

  研究人员还在材料表层涂覆上热致变色涂料,使纤维随捻度变化所处可逆的颜色变化,未来有望用于可穿戴设备、可视传感器和智能变色织物等。(记者周舟)

[ 责编:赵宇豪 ]

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