Các nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật của Đại học Khoa học và Công nghệ Hong Kong (HKUST) đã phát triển một thiết bị làm lạnh thân thiện với môi trường với hiệu suất làm mát phá kỷ lục, mở đường cho việc chuyển đổi các ngành công nghiệp phụ thuộc vào làm mát và giảm mức sử dụng năng lượng toàn cầu.
Máy tái tạo đàn hồi dạng thác nhiều vật liệu và so sánh hiệu suất. Tín dụng: HKUST
Với hiệu suất tăng hơn 48%, công nghệ làm mát đàn hồi mới mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn để đẩy nhanh quá trình thương mại hóa công nghệ đột phá này và giải quyết những thách thức về môi trường liên quan đến các hệ thống làm mát truyền thống.
Công nghệ làm lạnh nén hơi truyền thống dựa vào chất làm lạnh có tiềm năng làm nóng toàn cầu cao. Làm lạnh đàn hồi thể rắn dựa trên nhiệt ẩn trong quá trình chuyển pha tuần hoàn của hợp kim nhớ hình (SMA) cung cấp một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường, với đặc điểm là chất làm lạnh SMA không phát thải khí nhà kính, có thể tái chế 100% và tiết kiệm năng lượng.
Nhưng mức tăng nhiệt độ tương đối nhỏ giữa 20 và 50 K, vốn là chỉ số hiệu suất quan trọng về khả năng truyền nhiệt từ nguồn nhiệt độ thấp đến bộ tản nhiệt nhiệt độ cao của thiết bị làm mát, đã cản trở việc thương mại hóa công nghệ mới nổi này.
Để vượt qua thách thức này, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Sun Qingping và Giáo sư Yao Shuhuai từ Khoa Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không Vũ trụ dẫn đầu đã phát triển một thiết bị làm mát đàn hồi dạng tầng đa vật liệu được làm từ hợp kim nhớ hình niken-titan (NiTi) và phá kỷ lục thế giới về hiệu suất làm mát.
Họ đã chọn ba hợp kim NiTi có nhiệt độ chuyển pha khác nhau để hoạt động ở đầu lạnh, đầu trung gian và đầu nóng tương ứng. Bằng cách kết hợp nhiệt độ làm việc của từng đơn vị với nhiệt độ chuyển pha tương ứng, cửa sổ nhiệt độ siêu đàn hồi của toàn bộ thiết bị được mở rộng lên hơn 100 K và mỗi đơn vị NiTi hoạt động trong phạm vi nhiệt độ tối ưu của nó, tăng cường đáng kể hiệu quả làm mát.
Thiết bị làm mát đàn hồi dạng thác nhiều vật liệu được chế tạo này đã đạt được mức tăng nhiệt độ là 75 K ở phía nước, vượt qua kỷ lục thế giới trước đó là 50,6 K. Nghiên cứu đột phá của họ có tên "Thiết bị làm mát đàn hồi dạng thác nhiều vật liệu để tăng nhiệt độ lớn" đã được công bố trên tạp chí Nature Energy.
Dựa trên thành công trong việc phát triển vật liệu và kiến trúc làm mát đàn hồi với nhiều bằng sáng chế và bài báo được công bố trên các tạp chí hàng đầu, nhóm nghiên cứu có kế hoạch phát triển thêm các hợp kim và thiết bị nhớ hình hiệu suất cao cho các ứng dụng làm mát đàn hồi dưới 0 và bơm nhiệt ở nhiệt độ cao. Họ sẽ tiếp tục tối ưu hóa các đặc tính vật liệu và phát triển các hệ thống làm lạnh hiệu quả năng lượng cao để thúc đẩy thương mại hóa công nghệ tiên tiến này.
Làm mát và sưởi ấm không gian chiếm 20% tổng lượng điện tiêu thụ trên toàn thế giới và theo ước tính của ngành, dự kiến sẽ trở thành nguồn nhu cầu điện toàn cầu lớn thứ hai vào năm 2050.
"Trong tương lai, với sự tiến bộ không ngừng của khoa học vật liệu và kỹ thuật cơ khí, chúng tôi tin tưởng rằng công nghệ làm lạnh đàn hồi có thể cung cấp các giải pháp làm mát và sưởi ấm xanh và tiết kiệm năng lượng thế hệ tiếp theo để cung cấp cho thị trường làm lạnh khổng lồ trên toàn thế giới, giải quyết nhiệm vụ cấp bách là khử cacbon và giảm thiểu hiện tượng nóng lên toàn cầu", Giáo sư Sun cho biết.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
