Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий разработали эластичный сплав Ti78Nb22, который нагревается и охлаждается в 20 раз эффективнее обычных металлов.
Этот результат показывает, что сплав работает с эффективностью, близкой к теоретическому максимуму — 90% от идеального теплового цикла (цикла Карно). Это значит, что новый материал может стать экологичной альтернативой обычным тепловым насосам и поможет снизить зависимость от ископаемого топлива, которое используется для половины всех нужд в отоплении по всему миру.
Сплав Ti78Nb22 состоит из титана и ниобия. Его уникальное свойство — нагреваться при растяжении и охлаждаться при сжатии, почти как резинка, но гораздо мощнее. Это явление называется термоупругим эффектом. Если обычный металл при растяжении нагревается совсем чуть-чуть (примерно на 0,2 градуса), то этот сплав может изменить температуру на целых 4–5 градусов — это в 20 раз больше.
Сплав достигает 90% эффективности Карно — предела идеального теплового цикла, тогда как традиционные твердотельные насосы ограничены 50–70%. Ученые считают, что похожие сплавы с особенными свойствами, которые меняют форму и температуру под давлением (их называют ферроупругими), могут менять свою температуру еще сильнее — примерно на 22 градуса. Это значит, что такие материалы смогут, например, лучше нагревать или охлаждать, что повысит производительность устройств на их основе.
«Наше исследование показывает, что линейная эластическая деформация может быть использована для высокоэффективной тепловой перекачки», — говорит профессор Сун.
Ti78Nb22 может стать основой для тепловых насосов нового поколения. Ученые уже разрабатывают прототипы для промышленности, а патенты на технологию поданы. Сплавы могут сделать системы еще мощнее, охлаждая помещения с 30 °C до 21 °C за 15 минут.
По сообщению пресс-службы Гонконгского университета науки и технологий