Специалисты из Школы инженерии Гонконгского университета науки и технологий представили революционный гибкий сплав, состоящий из титана и ниобия. Этот новаторский материал демонстрирует уникальные термические свойства: он нагревается при растяжении и охлаждается при сжатии.
Об этом сообщает ProIT
Сплав Ti₇₈Nb₂₂ поражает своей эффективностью, так как способен изменять температуру в 20 раз быстрее, чем обычные металлы. Это открытие может стать альтернативой традиционным технологиям парокомпрессионного нагрева и охлаждения. Например, в то время как стандартные металлы при растяжении нагреваются не более чем на 0,2 °C, температура нового сплава может изменяться на 4-5 °C благодаря феномену, известному как термопружный эффект. Свойства этого сплава сопоставимы с современными системами охлаждения, использующими специальные газы и химикаты в качестве хладагентов.
Эффективность и новые перспективы
Сплав Ti₇₈Nb₂₂ демонстрирует 90% от эффективности идеального цикла Карно, что является максимальной границей для тепловых циклов. В то время как традиционные твердотельные насосы достигают лишь 50–70% от этой границы.
«Это открытие меняет давнее и устоявшееся представление о том, что термопружный эффект слишком слаб, чтобы быть полезным. Наши исследования показывают, что линейная упругая деформация сама по себе может использоваться для высокоэнергоэффективного теплового перекачивания»
Ученые также отмечают, что подобные сплавы, которые могут изменять свою форму и температуру под давлением, известные как феропружные, способны изменять температуру еще больше – примерно на 22 °C. Это открытие является особенно актуальным в мире, где системы отопления и охлаждения составляют половину глобального потребления энергии, в основном за счет сжигания ископаемого топлива.
Снижение выбросов и новые технологии
Предложенный сплав Ti₇₈Nb₂₂ не выделяет парниковых газов, поддается полной переработке и не требует использования сложных фазовых переходов. Это делает его перспективным решением для замены традиционных систем отопления на основе ископаемого топлива.
«Эта технология обеспечивает преобразующее решение для замены отопления на ископаемом топливе. Сплав может применяться в зданиях, промышленности и даже в компактных устройствах, снижая энергозатраты на 20–30% и выбросы углерода»
Исследователи уже работают над созданием прототипов для промышленного использования и патентуют эту технологию. Сплавы могут существенно улучшить энергоэффективность систем, обеспечивая быстрое охлаждение помещений – с 30 °C до 21 °C за 15 минут, что особенно важно, поскольку кондиционирование воздуха занимает 20% мировой электроэнергии.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.