但由 Stefan Seelecke 和 Paul Motzki 教授領導的團隊將在漢諾威工業博覽會4 月 22 日至 26 日舉行的會議具有開創性意義：它表明彈性熱量學正在成為實際應用的可行解決方案。這種氣候友善製冷和供暖技術比現有方法更節能和永續。

研究團隊正在開發新型暖氣和冷卻技術參與薩爾大學和機電一體化與自動化技術中心 (ZeMa) 的多個研究項目。

這項新技術現在已整合到一個小型緊湊型冰箱原型中，它基於一個極其簡單的原理：透過拉伸電線並再次釋放它們來消除空間中的熱量。由超彈性鎳鈦諾製成的形狀記憶線被稱為“人造肌肉”，它吸收冷卻室中的熱量並將其釋放到外部環境。

在薩爾大學和薩爾布呂肯中心進行研究的Stefan Seelecke 教授解釋說：「我們的彈性熱過程使我們能夠實現約20 攝氏度的溫差，而無需使用破壞氣候的冷媒，其能源效率比當今的傳統技術高得多。

彈性熱材料的效率是當今空調系統或冰箱的十倍以上。美國能源部和歐盟委員會宣布薩爾布呂肯開發的冷卻技術是現有製程最有前景的替代方案。它可以從比小型冷卻室大得多的空間中提取熱量，工程師現在使用小型冷卻室在漢諾威工業博覽會上演示彈性熱學。它還可以為更大的空間供暖。透過超彈性線進行的熱傳遞也適用於加熱應用。鑑於氣候變遷、能源短缺以及不斷增長的冷氣和供暖需求，該製程代表了未來極具前景的解決方案。

為了傳輸熱量，研究人員利用了特殊的“超能力”人造肌肉由鎳鈦合金製成：形狀記憶。由這種合金製成的電線會記住其原始形狀，並在變形或拉伸後恢復原來的形狀。就像肌肉彎曲一樣，它們可以變長然後變短，也可以緊張和放鬆。原因在於鎳鈦諾的內部深處，它有兩個晶格──兩個可以互相轉換的相。與水的相有固相、液相、氣相不同，鎳鈦諾的兩相都是固相。

在晶體結構的這些相變過程中，電線吸收熱量並再次釋放熱量。「形狀記憶材料在超彈性狀態下拉伸時會釋放熱量，釋放熱量時會吸收熱量，」薩爾大學和 ZeMa 智慧材料系統部門負責人、跨機構教授 Paul Motzki 教授解釋。如果將多根電線捆綁在一起，這種效應就會加劇——由於它們的表面積更大，它們會吸收和釋放更多的熱量。

儘管原理乍看之下似乎非常簡單，但建造冷卻迴路需要解決的研究問題非常複雜。研究團隊目前在漢諾威展示的迷你冰箱中，專門設計的專利凸輪驅動裝置圍繞著圓形冷卻室連續旋轉 200 微米細的鎳鈦合金絲束。

「當它們繞圈移動時，它們的一側會受到機械加載，即拉伸，並在另一側卸載，」博士解釋道。學生 Lukas Ehl，正在研究冷卻系統。空氣透過旋轉的線束進入冷卻室，電線在冷卻室中卸載並吸收空氣中的熱量。然後，空氣在冷卻室中的空載電線周圍連續循環。當它們繼續旋轉時，電線將熱量傳送出冷卻室，並在拉伸到冷卻室外時釋放熱量。

「使用這種方法，冷卻室可冷卻至 10-12 攝氏度左右，」學生 Nicolas Scherer 說道，他正在該計畫中進行研究，作為其碩士論文的一部分。

薩爾布呂肯的工程師正在研究驅動器如何使電線永久運動、氣流是什麼樣的、過程以什麼方式最有效、需要捆紮多少根電線、在一定的時間內理想地拉伸電線的力度應有多大。他們還開發了軟體，使他們能夠針對不同的應用調整加熱和冷卻技術，並模擬和規劃冷卻系統。他們也正在研究從材料生產、回收到生產的整個週期。

冰箱只是一個開始。Paul Motzki 解釋道：“我們希望在工業冷卻、電動汽車冷卻等廣泛應用中發揮彈性熱學的創新潛力，以推動電動汽車和家用電器的發展。”

這項新技術是十多年來多個研究計畫和多個獲獎博士論文計畫研究的成果。在 DEPART!Saar 計畫中，研究人員正在與其他研究機構和產業合作夥伴合作。其目的是催生新的技術轉移形式並加速進入市場的進程。在幾個研究專案和博士論文專案中，工程師還開發了一種連續運行的冷卻和加熱演示器，並展示彈性熱量如何冷卻和加熱空氣。

在漢諾威工業博覽會上，薩爾布呂肯的智慧材料系統專家也將以智慧微型驅動器、節能機器人抓手和象鼻形狀的軟機器人手臂的形式展示其形狀記憶技術的多功能性。