絞り可能な金属を使用した、よりクリーンな冷凍アプローチ

2023年5月31日レポート

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Bob Yirka著、Tech Explore

メリーランド大学の材料科学者チームは、中国の交通大学の同僚1名と北航大学の同僚1名と協力し、絞り可能な金属の使用に基づいて冷却システムを構築するためのよりクリーンなアプローチを開発した。彼らの研究はサイエンス誌に掲載されています。

冷蔵庫で使用される冷却材は環境に有害であり、エンジニアはよりクリーンな代替品を探しています。そのような研究者の一人は、メリーランド大学の竹内一郎氏です。過去 10 年間にわたり、彼と彼のチームは電気熱量材料を冷却剤として使用する方法を見つけるために取り組んできました。

このような材料は、相転移により伸張または圧縮されると温度変化を受けます。より具体的には、彼と彼の同僚は、電気熱量であることが判明しているニッケルとチタン (NiTi) で作られたワイヤーを使って冷却システムを構築する研究を行っています。商業的に実行可能な製品を構築するには、複数のエンジニアリング上の課題が立ちはだかりますが、この新しい取り組みでは、それらの課題のいくつかを克服しました。

最大の 2 つの課題には、効率的な流体回収 (熱交換として水が使用される) と、摩擦による熱損失を減らす方法が含まれます。解決策には、NiTi チューブのより高密度な束の使用と、負荷の束ねを適用する改良されたアクチュエーターの使用が含まれます。彼らのシステムは、アクチュエータを使用して接続された 2 つのバンドルを使用します。負荷が束ねられたり解かれたりすると、システムは NiTi の圧縮サイクルを経て、冷却、つまり冷凍が促進されます。

このモデルにはシステム内の水の量に応じて 2 つのモードがあり、1 つのモードは冷却を最適化するように設計され、もう 1 つのモードは温度範囲を最適化します。このシステムは、システムを 22.5K まで冷却できることが示されています。

チームは、システムがまだ商業化の準備ができていないことを認めていますが、特定の改善により商業化が可能になることを期待しています。彼らは、アクチュエーターを改良し、チューブの製造に使用されるニッケルとチタンの割合を調整することによって、効率を向上させることを計画しています。

詳しくは： Suxin Qian 他、高性能マルチモード弾性熱量冷却システム、Science (2023)。 DOI: 10.1126/science.adg7043