Hệ thống làm mát ứng dụng công nghệ đàn hồi nhiệt do nhóm nghiên cứu từ Đại học Saarland và Trung tâm ZeMA phát triển, hiện được giới thiệu tại triển lãm Hannover.
Ứng dụng hợp kim nickel-titanium
Trong bối cảnh nhu cầu làm mát gia tăng, công nghệ đàn hồi nhiệt được xem là giải pháp hiệu quả cao, có tiềm năng thay thế cho các hệ thống làm mát hiện nay.
Công nghệ này sử dụng các dây kim loại có khả năng “ghi nhớ hình dạng”, có thể sinh nhiệt hoặc tạo lạnh khi bị kéo giãn hay nén lại, mà không cần dùng đến các loại khí hóa học gây hại. Nhờ đó, hệ thống mang lại phương thức điều hòa nhiệt độ đơn giản và thân thiện hơn so với hệ thống điều hòa không khí truyền thống.
Cốt lõi của công nghệ là hợp kim nickel-titanium, kim loại có khả năng thay đổi cấu trúc tinh thể để truyền nhiệt. Các vật liệu này giúp giảm phát thải, nâng cao hiệu quả năng lượng và hướng tới kiểm soát nhiệt độ trung hòa carbon.
![Công nghệ đàn hồi nhiệt mang đến một giải pháp thay thế sạch hơn, thân thiện với môi trường]( "Công nghệ đàn hồi nhiệt mang đến một giải pháp thay thế sạch hơn, thân thiện với môi trường") |
| Công nghệ đàn hồi nhiệt mang đến một giải pháp thay thế sạch hơn, thân thiện với môi trường |
Đáng chú ý, thay vì dừng ở các dây kim loại đơn giản, nhóm nghiên cứu đã chuyển sang thiết kế cấu trúc in 3D phức tạp nhằm mở rộng diện tích bề mặt, qua đó nâng cao hiệu quả làm mát; đồng thời tiến hành thử nghiệm nhiều phương án thiết kế để tối ưu hiệu năng hệ thống.
Những khối kim loại dạng lập phương với cấu trúc phức tạp được tạo ra để đạt hiệu quả năng lượng tối đa. Dù có hình dạng giống các tác phẩm trang trí, cấu trúc của chúng được tính toán nhằm tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt.
Theo Giáo sư Paul Motzki, đây là giai đoạn phát triển tiếp theo của công nghệ đàn nhiệt, hiện vẫn trong nghiên cứu cơ bản nhưng đã hướng tới ứng dụng thực tiễn.
Đảm bảo độ bền và khả năng ứng dụng
Hợp kim nickel-titanium là vật liệu ghi nhớ hình dạng, có thể chuyển đổi giữa hai cấu trúc tinh thể để truyền nhiệt. Khi chịu lực, kim loại giải phóng nhiệt; khi lực được loại bỏ, nó hấp thụ nhiệt và làm mát.
Chu trình cơ học này cho phép vật liệu hoạt động như một máy bơm nhiệt mà không cần hệ thống phức tạp. Ngoài ra, điện trở của kim loại thay đổi trong quá trình co - giãn, giúp hệ thống tự theo dõi trạng thái mà không cần cảm biến bổ sung.
![Nhóm nghiên cứu sẽ liên tục thử nhiệm trên các cấu trúc khác nhau nhằm tìm ra giải pháp phù hợp nhất, phát huy khả năng của công nghệ đàn hồi nhiệt]( "Nhóm nghiên cứu sẽ liên tục thử nhiệm trên các cấu trúc khác nhau nhằm tìm ra giải pháp phù hợp nhất, phát huy khả năng của công nghệ đàn hồi nhiệt") |
| Nhóm nghiên cứu liên tục thử nghiệm đa dạng cấu trúc để tối ưu hóa hiệu suất, khai thác tối đa khả năng làm mát của công nghệ đàn nhiệt. |
Để đưa công nghệ đàn hồi nhiệt vào ứng dụng thực tế như tủ lạnh hoặc hệ thống làm mát trong cửa hàng, nhóm nghiên cứu cần tập trung nâng cao độ bền và khả năng bảo trì. Các thử nghiệm đang hướng tới việc gia tăng tuổi thọ của sản phẩm.
Phiên bản tiếp theo của công nghệ đàn hồi nhiệt sẽ sử dụng cấu trúc kim loại xốp với diện tích bề mặt lớn hơn, cho phép không khí hoặc nước lưu thông trực tiếp qua vật liệu. Thiết kế này giúp tăng tốc độ và hiệu quả truyền nhiệt.
Song song đó, vật liệu được tinh chỉnh để chịu được quá trình kéo - nén liên tục. Các bộ phận cũng được thiết kế theo dạng mô-đun, cho phép thay thế nhanh chóng khi cần thiết, đảm bảo hệ thống vận hành ổn định trong thời gian dài.
