Специалисты из Школы инженерии Гонконгского университета науки и технологий разработали новый гибкий сплав из титана и ниобия, который нагревается при растяжении и охлаждается при сжатии.
Отмечается, что инновационный сплав Ti₇₈Nb₂₂ нагревается и охлаждается в 20 раз эффективнее обычных металлов. Это делает его альтернативой традиционным технологиям парокомпрессионного нагрева и охлаждения.
Тогда как традиционные металлы во время растяжения нагреваются не более чем на 0,2°С, температура этого сплава изменяется на 4-5°С за счет явления, называемого термоупругим эффектом. Свойства сплава можно сравнить с современными системами охлаждения, которые используют специальные газы и химикаты в качестве хладагентов.
Сплав достигает 90% от эффективности идеального цикла Карно, что служит пределом идеального теплового цикла. При этом традиционные твердотельные насосы ограничены 50-70% от идеального цикла Карно.
«Это открытие меняет давнее и устоявшееся представление о том, что термоупругий эффект слишком слаб, чтобы быть полезным. Наши исследования показывают, что линейная упругая деформация сама по себе может использоваться для высокоэнергоэффективной тепловой перекачки», — отмечают исследователи.
По их словам, похожие сплавы с особыми свойствами, которые меняют форму и температуру под давлением и называются ферроупругими, способны изменять собственную температуру еще больше — примерно на 22°С.
Сейчас системы отопления и охлаждения составляют половину мирового потребления энергии, преимущественно за счет сжигания ископаемого топлива. Традиционные тепловые насосы, использующие фазовые переходы, менее эффективны и требуют использования химикатов и газов в качестве хладагентов, что усиливает глобальное потепление. Предложенный сплав Ti₇₈Nb₂₂ не выделяет парниковых газов, поддается полной переработке и работает без необходимости сложных фазовых переходов.
«Эта технология обеспечивает преобразующее решение для замены отопления на ископаемом топливе. Сплав может применяться в зданиях, промышленности и даже компактных устройствах, снижая энергозатраты на 20-30% и выбросы углерода», — объясняет ведущий автор исследования доктор Ли Цяо.
Ti78Nb22 может стать основой тепловых насосов нового поколения. Ученые уже разрабатывают прототипы для промышленности и пантентуют технологию. Сплавы могут сделать системы еще более мощными, охлаждая помещение с 30 °C до 21 °C за 15 минут. Это особенно важно, поскольку кондиционирование занимает 20% мировой электроэнергии.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature
Источник: InterestingEngineering
Favbet Tech – это IT-компания со 100% украинской ДНК, которая создает совершенные сервисы для iGaming и Betting с использованием передовых технологий и предоставляет доступ к ним. Favbet Tech разрабатывает инновационное программное обеспечение через сложную многокомпонентную платформу, способную выдерживать огромные нагрузки и создавать уникальный опыт для игроков.
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: