Nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT, Đức) và Đại học Tsukuba (Nhật Bản) đã giới thiệu hệ thống làm mát nhiệt đàn hồi (elastocaloric) vận hành bằng nhiệt đầu tiên trên thế giới. Thiết bị có thể hoạt động trực tiếp dựa vào nhiệt lượng môi trường, ánh sáng Mặt Trời hoặc nhiệt thải công nghiệp mà không cần đến động cơ điện. Thành tựu này mở ra triển vọng chấm dứt kỷ nguyên tiêu tốn điện năng khổng lồ cho các thiết bị làm lạnh truyền thống.
Biến nhiệt độ nóng thành luồng khí lạnh không tốn điện
Hệ thống vận hành nhờ sự kết hợp độc đáo giữa hai lớp màng hợp kim nhớ hình niken-titan (NiTi) siêu mỏng hoạt động đồng bộ. Khi tiếp xúc với nguồn nhiệt, màng truyền động 22 micromet sẽ co lại mạnh mẽ để chuyển đổi nhiệt năng thành lực kéo cơ học trực tiếp. Lực cơ học này lập tức làm giãn màng môi chất làm lạnh 26,5 micromet, tạo ra sự biến đổi cấu trúc giúp giảm mạnh nhiệt độ và sinh ra khí lạnh khi giải phóng tải.
Kết hợp hai lá niken-titan: một lá phản ứng với nhiệt tạo ra chuyển động, lá thứ hai sử dụng chuyển động đó để tạo ra khí lạnh
ẢNH: CHỤP MÀN HÌNH INTERESTING ENGINEERING
Trong các thử nghiệm ban đầu, nguyên mẫu đã mang lại mức làm mát gần 13 độ C trong vật liệu nhiệt đàn hồi khi nhận nhiệt lượng đầu vào 86 độ C từ bộ truyền động. Thiết bị cũng chứng minh độ bền bỉ cao khi vận hành ổn định trước các nguồn nhiệt bên ngoài chạm ngưỡng 130 độ C. Đáng chú ý, công nghệ này đạt tới 84% hiệu suất làm mát lý thuyết tối đa, vượt trội hơn hẳn so với các mô-đun nhiệt điện truyền thống hiện nay.
Hiện các nhà khoa học đang tích cực nâng quy mô công suất làm mát bằng phương pháp kết nối song song nhiều màng hợp kim với nhau. Trong tương lai, công nghệ này có thể tận dụng nhiệt tỏa ra từ bộ vi xử lý để giúp các chip máy tính hiệu năng cao tự làm mát mà không tốn năng lượng phụ. Ngoài ra, các dòng xe điện cũng có thể ứng dụng cơ chế này để làm mát linh kiện điện tử nhạy cảm nhờ nhiệt dư thừa từ hệ dẫn động.
Sự kết hợp giữa hai màng hợp kim thông minh đã biến việc chuyển đổi trực tiếp nhiệt thành công cơ học và hơi lạnh trở thành hiện thực. Phát hiện mang tính đột phá này đã chứng minh tính khả thi thực tế của công nghệ làm mát thể rắn không phụ thuộc vào dòng điện hay môi chất hóa học. Đây được xem là bước tiến quan trọng trong nỗ lực cắt giảm năng lượng tiêu thụ và bảo vệ môi trường toàn cầu.
Bình luận (0)