萨尔兰大学的研究人员展示了一种不使用制冷剂和化石燃料的弹热冷却与加热系统，该系统依赖于镍钛——一种形状记忆合金——的物理特性：当材料受到机械应力时释放并吸收热量。

团队由保罗·莫茨基教授领导，他担任萨尔兰大学创新生产智能材料系统教授，并为萨尔布吕肯机电与自动化技术中心（ZeMA）的科学主任兼CEO。该团队研究弹热效应超过15年，长期目标是冷却和加热汽车、建筑物及工业设施，避免传统系统带来的环境成本。

欧盟委员会已将弹热冷却认定为现有冷却技术中最有前途的替代方案，世界经济论坛也将其列入“十大新兴技术”之一。

弹热效应依赖于镍钛晶体格内的可逆相变。“在室温下，合金处于高温相。当我们对材料施加拉伸或压缩应力时，迫使其转入低温相，”莫茨基教授表示，“这是一个放热过程，材料升温并将热量释放到周围环境。待材料冷却回到环境温度后，我们释放机械应力。这使合金得以转变回高温相，由于这是一个吸热过程，材料便会降温。”

“每根线的形变对应一个特定的电阻值。因此电阻测量可以准确告诉我们材料在任何时刻如何形变。这意味着本质上内置了一个位置传感器。”

与迪尔克·贝雷教授团队的制造工程师合作，莫茨基的团队从线束和薄片结构更进一步，通过增材制造制备了多孔的三维镍钛晶格（见上图）。其几何结构旨在增加与流动介质（空气或水）进行热交换的表面积，从而提升热传递效率。

“这是弹热技术发展的下一阶段，”莫茨基说道，“我们目前对这些新结构的研究仍处于基础研究范畴——但我们已经开始思考实际应用，并为真实世界场景开发解决方案。”

耐久性是一个关键设计要求，莫茨基继续说道：“例如，在采用线束的设计中，我们希望实现超过一百万次循环的寿命。我们正在设计相关组件，使其易于更换，因为可维护性是决定这项新技术能否转化为可靠日常部署的关键因素。”

在上个月的汉诺威工博会上，该团队展示了一款功能性弹热迷你冰箱原型——一个概念验证设备，通过绕圆形冷却腔旋转的200微米薄镍钛线束，实现冷却饮料罐。