Из никеля и титана создали новый охлаждающий материал

Исследователи из Мэрилендского университета использовали аддитивные технологии для создания эластокалорического охлаждающего материала из сплава титана и никеля.

Продукт оказался эффективным, экологически дружественным и легко масштабируемым для коммерческого использования, сообщает eurekalert.org. Результаты исследования опубликованы в Science.

Рынок охлаждающих технологий оценивают в миллиарды долларов. Наибольшее распространение получили парокомпрессионные установки. Но они не только имеют относительно низкую эффективность, но и используют химикаты с высоким потенциалом глобального потепления. Твердотельное эластокалорическое охлаждение, когда материалы подвергаются нагрузке для выделения и поглощения латентного тепла, изучается последние 10 лет. Его рассматривают как альтернативу традиционным методам. Значительное охлаждение обеспечили сплавы с памятью формы. Но их практическому применению мешает гистерезис – потеря работы в каждом цикле, ведущая к разрушению.

Международная команда специалистов, возглавляемая профессором Мэрилендского университета Ичиро Такеучи, разработала улучшенный эластокалорический охлаждающий материал, смешав никель и титан с помощью 3D-принтера. Получившийся продукт превзошел по эффективности аналоги и был полностью «зеленым». Производство легко расширять для использования в крупных устройствах.

Сфера альтернативного кондиционирования включает 3 технологии: магнитнокалорическую, электрокалорическую и эластокалорическую. Они все экологически безопасные и не используют пар. Магнитнокалорическая – самая старая техника. Ее разрабатывали около 40 лет и только сейчас специалисты приблизились к выходу на рынок.

«Сектор остро нуждается в аддитивных процессах или 3D-печати, так как материалы дополнительно выполняют роль теплообменников, снижая температуру продуктов, вроде воды», — сказал Такеучи.

Специалист подчеркнул, что быстрый износ – основная проблема калорических охлаждающих материалов. Новый продукт сохранил целостность после 4 месяцев и миллиона циклов.

«Некоторые известные структуры начинают распадаться уже после 100 прогонов, — сказал Хоу, первый автор. – Аддитивное производство использует лазеры для плавления и смешивания порошкообразных металлов. Контролируя подачу сырья, мы можем получать прочные нанокомпозиты».