香港科技大学（科大）工学院团队成功开发全球首台能完成低至摄氏负12度的零下弹卡冷冻设备。是次打破标志着绿色弹卡冷冻技能运用进一步扩展至全球冷冻业的严重里程碑，更完成了零排放的绿色冷冻，为促进冷冻业的低碳转型供给切实可行的方案，为应对日趋严峻的气候均匀状况随时刻的改变作出贡献。研讨成果已于世界期刊《天然》宣布，论文题为“低温相变合金完成零下弹卡制冷”。

  跟着全球暖化问题加重，制冷需求急速添加，冷冻技能占全球电力消耗量份额适当高。其间，干流蒸气紧缩制冷体系极度依靠氢氟烃等具有高全球变暖潜能值的制冷剂。依据形状回忆合金的弹卡冷冻技能是广获学界及业界重视的环保代替方案，具零排放、高能效的特色，毋须运用传统制冷剂，而是使用形状回忆合金在循环应力效果下相变潜热的开释与吸收来制冷。

  这项技能不光为冷冻业脱碳供给新途径，一起削减碳排放，加强全球应对气候均匀状况随时刻的改变的才能。冷冻业的市场规模与空调业相若，但是，现有弹卡设备仅可运用于室内空调制冷，因而将技能扩展至冷冻业的运用至关重要。

  由科大机械及航空航天工程学系讲座教授孙庆平教授带领的团队，在弹卡冷冻技能获得新打破。新技能特色表现于资料、传热流体及制冷结构的精心规划：

  （一）低相变温度合金：团队选用高镍含量（51.2 at%）的二元镍钛合金，经过成分调控将奥氏体完毕温度（Af）温度降至摄氏负20.8度。该合金在低至摄氏负20度环境下仍能表现出优异超弹性和明显相变潜热，其绝热温变峰值在0度时可以到达摄氏16.3度，有用作业温窗宽达摄氏48.5度。

  （二）抗冻住传热流体：选用30 wt%的氯化钙水溶液作为传热物质。该溶液凝固点低，低温运转时仍能坚持流动性，防止冰晶阻塞，一起与镍钛合金外表坚持杰出湿润性，下降触摸热阻，提高传热功率。

  （三）级联式管状结构规划：设备是选用紧缩式自动回热布雷顿循环。回热器由八个管状镍钛合金单元级联构成，每个单元包括三个薄壁管结构。这种规划扩展了传热面积与体积比（达8.68 mm-1），并获X光电脑断层扫描证明，能在900 MPa压应力下完成均匀紧缩而不委曲。

  在一赫兹的运转频率下，这台桌面型设备成功完成了从室温热汇约摄氏24度到冷源温度摄氏负12度的跨过，温差达摄氏36度，为弹卡冷冻范畴初次录得摄氏零度以下的冷源温度。研讨团队将设备集成于一个别积为1.0×0.5×0.5m3（0.25立方米）的设备中，并在野外摄氏20至25度的环境下来测验。设备发生的低温流体成功将一个小型隔热腔室内的空气温度在60分钟内稳定在摄氏负4度，并将腔室内20毫升蒸馏水在两小时内彻底冻住成冰。这些测验证明了新技能的高效冷冻才能。在性能指标方面，在零温差条件下，该设备的单位质量制冷功率可达每克1.43瓦，体系能效最高达3.4，展现了适当可观的能效潜力。

  此次研讨对全球脱碳，以应对气候均匀状况随时刻的改变具严重影响力。依据研讨引证的数据，全球氢氟烃类制冷剂的年排放量估计在2025年超越12亿吨二氧化碳当量，其间约27%来自于摄氏零度以下的冷冻运用。这在某种程度上预示着，仅冷冻业每年发生约3.3亿吨二氧化碳当量的温室气体排放。

  这项零下弹卡冷冻技能的成功演示，为代替现有高全球变暖潜能值的气体制冷剂供给可行的零排放方案。研讨团队预算，若新技能在全球制冷范畴获大范围的运用，每年有望削减约3.3亿吨二氧化碳当量的温室气体排放，为完成全球气候方针作出严重贡献。

  科大研讨团队负责人孙庆平教授表明：“这项研讨成果展现了弹卡冷冻技能大规模运用的潜力，咱们正与业界严密协作，活跃推进技能的商业化。跟着全球对氢氟碳化物（HFCs）管控愈趋严厉，这项零排放、低耗能的冷冻技能有望重塑冷冻业的格式，为完成碳中和方针供给关键技能方案。凭借形状回忆合金资料、制作工艺、热力学规划及体系工程技能的前进，咱们将努力优化弹卡冷冻体系的功率、功率密度和本钱竞争力，以完成更大的冷冻功率、更高的效能。”

  孙庆平教授及周国安教授为科大潘乐陶气候改变与可持续发展研讨中心成员，中心主任陆萌茜教授表明：“团队在弹卡冷冻技能范畴获得的新打破，标志着中心在应对气候改变方面的严重进展。这项研讨已在世界威望期刊《天然》上宣布，为中心自2025年7月建立以来获得的重要成果，也实践了中心为全球气候耐性和可持续发展供给有用解决方案的任务。”

  这个研讨项目获香港研讨赞助局辖下“战略专题研讨赞助金”及“优配研讨金”方案、香港立异科技署，以及深港协作项目的要点支撑。