據(jù)悉，西安交通大學(xué)能動(dòng)學(xué)院副教授錢(qián)蘇昕與合作者制備出了增材制造的抗疲勞高性能彈熱制冷材料。2019年11月29日，相關(guān)成果在線發(fā)表于《科學(xué)》。

彈熱制冷是新型固態(tài)制冷技術(shù)，與傳統(tǒng)蒸氣壓縮制冷工質(zhì)相比，鎳鈦形狀記憶合金等彈熱制冷工質(zhì)無(wú)任何溫室氣體效應(yīng)，且彈熱效應(yīng)能量密度顯著。目前，彈熱工質(zhì)的疲勞壽命是制約其工程應(yīng)用的首要因素，彈熱工質(zhì)、彈熱制冷機(jī)的效率也有待提高。

聚焦提升效率和疲勞壽命這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，錢(qián)蘇昕團(tuán)隊(duì)和美國(guó)馬里蘭大學(xué)、阿姆斯實(shí)驗(yàn)室、科羅拉多礦業(yè)大學(xué)、愛(ài)荷華州立大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員合作，使用粉末激光定向能量沉積技術(shù)，制備出具有納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎳鈦合金材料，可直接成型柱狀、管狀、蜂窩狀等可應(yīng)用于彈熱制冷回?zé)崞鞯慕Y(jié)構(gòu)。

與傳統(tǒng)熔鑄工藝形狀記憶合金不同，增材制造的鎳鈦合金具有準(zhǔn)線性應(yīng)力—應(yīng)變響應(yīng)、與加載速率無(wú)關(guān)的回滯特性以及顯著降低的相變回滯。研究人員發(fā)現(xiàn)，納米尺度Ni3Ti和NiTi晶界產(chǎn)生的界面錯(cuò)位，可以成為相變過(guò)程的成核點(diǎn)，有效降低需要克服的勢(shì)壘，并減小相界面的摩擦損耗。上述特性可以改善疲勞壽命，使得彈熱效應(yīng)在百萬(wàn)次加卸載循環(huán)后仍無(wú)明顯變化。

在認(rèn)為卸載功可完全回收的情況下，以GB/T7725空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)工況為例，增材制造鎳鈦合金樣品的熱力完善度達(dá)60%，是傳統(tǒng)熔鑄鎳鈦合金材料熱力完善度的近4倍。