香港科技大學研究團隊發佈全球首款零退化彈熱冷卻裝置，性能持續穩定達一百萬次運行循環

香港科技大學的研究團隊揭示了全球首個零降解彈熱冷卻裝置。該團隊聲稱，這項創新提供了耐用且環保的冷卻效果，即使在驚人的一百萬次操作循環中也能保持穩定的性能。這一技術以耐疲勞的固態製冷劑為動力，預期將引入高效的環保冷卻方案，推動全球可持續發展的進程。

研究人員強調，彈熱冷卻基於形狀記憶合金的可逆應力誘導相變化，提供了一個有前景的環保替代方案，取代傳統的製冷技術。儘管潛力巨大，商業化卻受到性能降解和可靠性低下的阻礙。大多數現有彈熱冷卻裝置普遍使用商用的鎳鈦合金作為製冷劑，這一材料的功能疲勞性是主要挑戰，導致其冷卻能力在長期使用中下降。

彈熱冷卻技術的環保優勢

研究團隊開發了一種耐疲勞的形狀記憶合金，並將其整合進創新的製冷劑結構中。通過將先進的形狀記憶合金材料與裝置級設計和工程相結合，他們成功解決了材料功能疲勞和結構可靠性的關鍵問題。根據新聞稿，這一突破使得零降解的彈熱冷卻裝置能夠在長期運行中保持穩定的冷卻性能。

這項新材料和裝置設計使研究團隊構建了一個新型的彈熱冷卻裝置，並整合了多個製冷單元。該裝置實現了穩定的 400W 冷卻功率，並在一百萬次操作循環中保持了 41K（41°C 的溫差）的恆定溫度範圍，未出現降解。針對 TiNiCuCo 製冷劑的加速疲勞測試也顯示，在一億次循環後無功能降解。在實際冷卻條件下，該製冷劑預期可可靠運行超過十年。

未來應用與市場潛力

香港科技大學機械與航空工程系的主席教授孫青平表示：「過去十年，在冷卻性能方面取得了顯著進展，但長期冷卻穩定性對於實際應用至關重要。通過將先進的形狀記憶合金材料與創新的裝置工程相結合，我們解決了這一關鍵挑戰。」他還指出：「在材料和裝置層面實現的這一冷卻穩定性突破，使得這項技術更接近於超越實驗室展示的實際應用。我們目前正在開發基於這項技術的空調系統，未來我們旨在進一步提升彈熱製冷系統的能效、功率密度和成本競爭力，以加速其作為可持續冷卻解決方案的市場接受度。」

此前的研究已展示了日益強大的彈熱冷卻系統，包括香港科技大學研究人員於 2025 年開發的千瓦級裝置。該早期系統實現了 1,284W 的冷卻功率，顯示了彈熱技術在空調應用中的潛力。最新的發展解決了商業化挑戰的另一個方面：如何保持此類系統在極長時間內穩定運行。香港科技大學最新的研究針對技術的核心弱點之一，即耐用性，提出瞭解決方案。通過將耐疲勞的 TiNiCuCo 合金與重新設計的製冷劑結構及更緊湊的系統架構相結合，研究人員證明瞭彈熱冷卻能夠在極大量的循環中保持穩定性能。

彈熱冷卻技術的突破與挑戰

彈熱冷卻技術的發展標誌著冷卻領域的一次重大突破，尤其是在環保和性能穩定性方面。傳統的製冷技術常因材料疲勞而導致性能下降，而香港科技大學的研究成功地解決了這一挑戰，展示了新材料的潛力。隨著市場對可持續冷卻方案需求的增加，這項技術的商業化前景值得期待。研究團隊的進一步開發計劃，尤其是在空調系統上的應用，將有助於推動該技術的市場接受度，並促進環保冷卻技術的普及。