Фахівці зі Школи інженерії Гонконзького університету науки та технологій представили революційний гнучкий сплав, що складається з титану та ніобію. Цей новаторський матеріал демонструє унікальні термічні властивості: він нагрівається під час розтягування та охолоджується під час стискання.
Про це розповідає ProIT
Сплав Ti₇₈Nb₂₂ вражає своєю ефективністю, оскільки він здатний змінювати температуру в 20 разів швидше, ніж звичайні метали. Це відкриття може стати альтернативою традиційним технологіям парокомпресійного нагріву та охолодження. Наприклад, в той час як стандартні метали під час розтягування нагріваються не більше ніж на 0,2 °C, температура нового сплаву може змінюватися на 4-5 °C завдяки феномену, відомому як термопружний ефект. Властивості цього сплаву порівнюються з сучасними системами охолодження, що використовують спеціальні гази та хімікати як холодоагенти.
Ефективність та нові перспективи
Сплав Ti₇₈Nb₂₂ демонструє 90% від ефективності ідеального циклу Карно, що є максимальною межею для теплових циклів. Натомість традиційні твердотілі насоси досягають лише 50–70% від цієї межі.
«Це відкриття змінює давнє і усталене уявлення про те, що термопружний ефект занадто слабкий, щоб бути корисним. Наші дослідження показують, що лінійна пружна деформація сама по собі може використовуватися для високоенергоефективного теплового перекачування»
Вчені також зазначають, що подібні сплави, які можуть змінювати свою форму та температуру під тиском, відомі як феропружні, здатні змінювати температуру ще більше – приблизно на 22 °C. Це відкриття є особливо актуальним у світі, де системи опалення та охолодження складають половину глобального споживання енергії, в основному за рахунок спалювання викопного палива.
Зменшення викидів та нові технології
Запропонований сплав Ti₇₈Nb₂₂ не виділяє парникових газів, піддається повній переробці та не потребує використання складних фазових переходів. Це робить його перспективним рішенням для заміни традиційних систем опалення на основі викопного пального.
«Ця технологія забезпечує перетворююче рішення для заміни опалення на викопному паливі. Сплав може застосовуватися в будівлях, промисловості і навіть компактних пристроях, знижуючи енерговитрати на 20–30% і викиди вуглецю»
Дослідники вже працюють над створенням прототипів для промислового використання та патентують цю технологію. Сплави можуть суттєво покращити енергоефективність систем, забезпечуючи швидке охолодження приміщень – з 30 °C до 21 °C за 15 хвилин, що особливо важливо, оскільки кондиціонування повітря займає 20% світової електроенергії.
Результати дослідження опубліковані у журналі Nature.