扭热制冷！空调机理的大跃迁

　　目前，空调已经成为人类不可或缺的生活标配设备，夏天制冷，冬天供热，让人们无论工作还是生活，都能享受到四季如春的环境。但是，值得注意的是，空调是一种高耗能设备，同时还有排放等问题，也令人非常挠头。链科技小编今天的新闻是爆炸性的，一项最新科研成果完全改变了以往空调的工作机理。

　　近日，在线出版的《科学》（Science）杂志刊文，报道了中国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”。他们发现，改变纤维内部的捻度可以实现降温。由于制冷效率更高、体积更小且适用于天然橡胶、钓鱼线以及镍钛合金等多种普通材料，基于这种方法制成的“扭热冰箱”也变得前景可期。

　　这一最新的科研成果不是原有技术基础上的修补和改进，而是完全不同的一条崭新路径，是彻底的独辟蹊径和改弦更张，它的研发路线彻底跳出了传统机理，实现了脱胎换骨的技术革命。天然橡胶橡皮筋拉伸会发热，缩回后温度会降低，这种现象叫“弹热制冷”。

　　研究人员将纤维状的橡胶弹性体两端固定，然后从一端旋转加捻，使其形成一种超螺旋结构。将橡胶纤维拉长一倍（100%应变），随后快速释放。研究人员发现，该橡胶纤维的温度可降低15.5摄氏度。获得相同降温效果的情况下，“扭热制冷”的体积仅为“弹热制冷”的2/7，“扭热制冷”的卡诺效率可达67%，从而节省更多电能，降低制冷成本。

　　不用说，这项依靠扭动实现热能变换的技术是与新材料密切相关的。这其中有两个环节是核心技术，一是材料的扭动储能问题，二是能量传导控制问题，这对成果效能的实现至关重要。研究人员先将一些刚性高分子纤维加捻并形成螺旋结构。这种螺旋结构的高分子纤维也曾被用来制备强劲的“人工肌肉”。拉伸该螺旋可以升温，螺旋缩回后温度降低。

　　实验发现，使用“扭热制冷”技术，聚乙烯编织线可以产生5.1摄氏度的降温，而直接拉伸/释放该材料却几乎观察不到温度变化。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。

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