它可以用来冷却或加热房间里的空气或冷却或加热液体。这看起来就像是詹姆斯·邦德电影里的技术专家和小玩意制作者q想出来的东西。该原型设备由萨尔大学的斯特凡·瑟莱克(Stefan Seelecke)教授和安德烈亚斯·Schütze (Andreas Schütze)领导的研究小组开发，能够利用镍钛制成的“肌肉”传递热量。通常被称为镍钛或镍钛诺的镍钛是一种形状记忆材料，当它处于超弹性状态时，它会向周围释放热量，而当它卸下时，它会从周围吸收热量。这种不寻常的特性是镍钛诺被称为“智能合金”或“肌肉线”的原因。Saarbrücken的研究人员开发出了比传统冷暖设备效率高2 ~ 3倍的环保冷暖系统，利用了这种效果。
欧盟委员会(EU Commission)和美国能源部(US Department of Energy)都对新工艺进行了评估，认为它是现有蒸汽压缩制冷系统最有希望的替代技术。
Saarbrücken工程师的团队将于今年从4月5日至4月5日的汉诺威·梅斯展出他们的技术，萨尔兰州研究和创新展台（2号展厅，B46）。
规则很清楚:要冷却某物，你需要把热量从它身上移开。要使物体升温，就必须给它提供热能。的原型系统萨尔兰大学的工程师都开发了这两种东西。但是，它们的系统使用一种新的方法来传输热量，该方法避免了与传统加热和冷却系统相关的问题和缺点。“我们的系统没有对环境造成破坏性的传统制冷剂，”萨尔兰大学andreasSchütze解释道 - 传感器和测量技术领域的专家。
基本原理很简单，本质上涉及到一种特殊的形状记忆合金(SMA)——在这种情况下镍-控制装卸周期。”结果阶段过渡发生在合金的晶格中释放或吸收潜热，这取决于材料处于循环的哪个部分，”萨尔大学智能材料系统教授Stefan Seelecke说。这种效果在镍钛制成的金属丝中尤为明显。“当预应力镍钛合金线在室温下卸下时，它们会冷却多达20度，”Felix Welsch说，他和他的团队同事Susanne-Marie Kirsch一直在研究这个原型，这是他博士研究项目的一部分。这种现象使从系统中除去热量成为可能。“当这些电线被机械加载时，它们会被加热相同的量，所以这个过程也可以用作热泵，”Welsch解释说。
图1:詹姆斯·邦德的小发明大师Q博士研究生Felix Welsch和Susanne Marie Kirsch的原型机，这是第一台使用镍钛肌肉冷却空气的机器。(图片来源:奥利弗·迪策)
该原型机是第一个使用这种方法冷却空气的连续操作机器。该团队已经设计并开发了一种正在申请专利的凸轮驱动器，它的旋转可以确保一束200微米厚的镍钛诺线交替加载和卸载，以一种尽可能有效地传递热量的方式。空气在两个独立的腔室中吹过纤维束:在一个腔室中空气被加热，在另一个腔室中空气被冷却。因此，该装置既可以作为热泵也可以作为冰箱来使用。
但是，听起来很简单的东西执行起来却非常困难和复杂。Saarland大学和Saarbrücken的Zema(机电一体化和自动化技术中心)的工程师花了数年时间在不同的项目中研究这个问题，包括dfg资助的优先项目“铁冷却”。利用实验研究和数值模拟的结合,他们能够识别如何最大化潜在的效率机制,线加载水平需要达到一个特定程度的冷却,理想的转速和多少镍钛诺电线需要包含在一个包。“表面积越大，速度越快。传热这就是为什么成束的电线能提供最好的冷却能力，”Susanne-Marie Kirsch解释道。“我们使用热成像摄像机精确分析加热和冷却阶段是如何进行的。”由于他们的研究工作，工程团队现在有了一系列的参数，他们可以调整他们的系统，以满足不同的需求。“到目前为止，我们已经取得了结果，并开发了一个软件程序，使我们能够精确地调整计算机上的加热和冷却技术，以用于特定的应用。一旦计算机建模和规划完成，系统就可以建立起来。
这项基础研究可能会有有趣的工业应用，因为Saarbrücken开发的新型加热和冷却技术是高效的。根据所用合金的不同，系统的加热或冷却功率高达装载和卸载合金线束所需机械功率的30倍。这使得新系统的性能至少是传统热泵的两倍，比传统冰箱的性能高出三倍。“我们的新技术也是环保的，不会破坏气候，因为传热机制不使用液体或蒸汽。所以空调系统中的空气可以直接冷却，而不需要中间热交换器，我们也不需要使用无泄漏的高压管道，”Seelecke教授解释道。
该团队目前正在进行进一步的优化热系统内部的转移，以进一步提高新技术的效率。“我们的目标是达到一个阶段，几乎所有来自相变的能量都被用于加热或冷却博士生Felix Welsch说。
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