南开《Science》！一种新型制冷方式！扭热制冷

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今天，10月11日在线出版的《科学》（Science）杂志刊文，报道了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。

论文链接：

https://science.sciencemag.org/content/366/6462/216

这项发现来自于南开大学药物化学生物学国家重点实验室、药学院、功能高分子教育部重点实验室刘遵峰教授团队与美国德克萨斯州立大学达拉斯分校教授、南开大学杨石先讲座教授雷·鲍曼(Ray H.Baughman)团队的合作研究。刘遵峰、雷·鲍曼为论文共同通讯作者，南开大学为论文第一单位。

使用“弹热制冷”技术的降温：拉长7倍的橡胶收缩降温为12.2摄氏度。如果将伸长和加捻均释放，该‘扭热制冷’降温可达16.4摄氏度。“扭热制冷’”技术的卡诺效率可以达到67%，高于如今被广泛应用的空气压缩原理制冷，其卡诺效率一般低于60%。此外，扭转制冷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。

图1“扭热制冷”中，对橡胶纤维加捻会生成不同的结构：加捻、部分螺旋、全部螺旋、和超螺旋，橡胶直径：2.5 mm，预拉伸应变：200%。

图2.基于扭转的单根橡胶纤维的机械热性能

图3.卷绕的聚乙烯和尼龙6的扭热性能

“这些初步的发现距离‘扭热冰箱’的商业化依然有很长的路要走，也存在很多机遇与挑战”，雷·鲍曼说，“这些挑战包括，开发新型的器件与材料以提高循环使用寿命，合理利用输入功以提高效率。潜在的机遇包括，除使用商业化的现有材料，进一步优化‘扭热制冷’材料，获得最佳的性能”。刘遵峰认为，该研究发现的这种新型制冷技术，为制冷领域扩充了一个新的板块。将为降低制冷领域能源损耗提供一种新的途径。（来源：南开大学、Science官网、材料科学与工程公众号）

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