Жара дарує прохолоду

Усі звикли, що для охолодження - чи то побутового холодильника, чи кондиціонера у вітальні, чи цілого дата-центру - потрібна величезна кількість електроенергії. Але що, якби замість електрики компресор змушувала працювати звичайна... теплота?

Спільна команда дослідників із Технологічного інституту Карлсруе (KIT) та Японського університету Цукуби показала свій прототип твердотільного охолодження. Він не потребує жодного вата з розетки, адже перетворює брошену або сонячну теплоту безпосередньо на холод. Результати дослідження вже опублікували в науковому журналі Nature Energy.

Більш ніж століття принцип роботи холодильних установок залишався незмінним: електричний мотор ганяє холодоагент по колу. Сьогодні перспективною альтернативою вважається еластокалоричне охолодження - коли сплави з ефектом пам'яті форми виділяють або поглинають тепло під час механічного деформування. Але раніше навіть для цього потрібен був електричний привід.

Науковці розв'язали цю проблему, об'єднавши дві ультратонкі плівки з нікелю та титану з доповнювальними властивостями. Перша плівка (двигун) під час нагрівання стискається, перетворюючи теплову енергію прямо в механічну роботу без використання електромотора. Друга плівка (холодоагент) отримує механічний імпульс від першої, змінює структуру своєї кристалічної ґратки та починає активно охолоджуватися.

Фактично, теплова енергія просто замінила собою електричний мотор.

«Головне інноваційне рішення полягає у поєднанні двох функцій сплавів із пам'яттю форми. Одна плівка конвертує тепло у механічну роботу, а інша перетворює цю роботу на холод. Це відкриває дивовижні можливості для використання відхідного тепла та сонячної енергії», - зазначив Доктор Цзін'юань Сю (KIT).

Під час експериментів прототип при температурі джерела 86 °C забезпечив різницю температур на рівні елемента у 4 °C, а зміна температури самого еластокалоричного холодоагенту сягнула майже 13 °C. Система також успішно працювала від зовнішнього джерела тепла з температурою 130 °C.

Автори розробки підкреслюють: це лише лабораторна демонстрація концепту. Зараз команда працює над паралельним з'єднанням кількох таких плівок для збільшення підсумкової потужності.

Сфера застосування такої технології колосальна. Так процесори зможуть охолоджувати самі себе, використовуючи для цього власне виділене тепло. А в автопромі можна реалізувати охолодження чутливої електроніки в автомобілях користуючись теплом від двигуна або трансмісії.

До того ж постає можливість створення компактних кондиціонерів, які працюють виключно від сонячного тепла в найспекотніші дні.

Виглядає, що в майбутньому вираз «жара дарує прохолоду» стане не просто метафорою, а звичайним робочим принципом наших гаджетів.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI