압착 가능한 금속을 사용한 보다 깨끗한 냉동 방식

2023년 5월 31일 보고서

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작성자: Bob Yirka, Tech Xplore

메릴랜드 대학의 재료 과학자 팀은 중국 Jiaotong University의 동료 한 명과 Beihang University의 동료 한 명과 함께 압착 가능한 금속을 사용하여 냉각 시스템을 구축하는 보다 깨끗한 접근 방식을 개발했습니다. 그들의 연구는 사이언스 저널에 게재되었습니다.

냉장고에 사용되는 냉각수 재료는 환경에 유해하므로 엔지니어들은 보다 깨끗한 대체품을 찾고 있습니다. 그러한 연구원 중 한 명은 메릴랜드 대학교의 다케우치 이치로(Ichiro Takeuchi)입니다. 지난 10년 동안 그와 그의 팀은 전기열량 물질을 냉각제로 사용하는 방법을 찾기 위해 노력해 왔습니다.

이러한 재료는 상전이로 인해 늘어나거나 압축될 때 온도 변화를 겪습니다. 보다 구체적으로 그와 그의 동료들은 냉각 시스템을 구축하기 위해 전기열량이 있는 것으로 밝혀진 니켈과 티타늄(NiTi)으로 만든 와이어를 사용하여 작업해 왔습니다. 상업적으로 실행 가능한 제품을 만드는 데는 여러 가지 엔지니어링 과제가 있지만, 이 새로운 노력을 통해 이러한 과제 중 몇 가지를 극복했습니다.

가장 큰 과제 중 두 가지는 효율적인 유체 회수(물이 열 교환으로 사용됨)와 마찰로 인한 열 손실을 줄이는 방법입니다. 솔루션에는 밀도가 높은 NiTi 튜브 번들과 로드 번들링을 적용하는 향상된 액추에이터를 사용하는 것이 포함되었습니다. 해당 시스템은 액추에이터를 사용하여 연결된 두 개의 번들을 사용합니다. 부하가 번들링되고 번들링 해제됨에 따라 시스템은 NiTi의 압축 사이클을 통해 이동하여 냉각 및 냉장을 구동합니다.

이 모델에는 시스템의 물 양에 따라 두 가지 모드가 있습니다. 한 모드는 냉각을 최적화하도록 설계되었고 다른 모드는 온도 범위를 최적화하도록 설계되었습니다. 이 시스템은 시스템을 22.5K까지 냉각할 수 있는 것으로 나타났습니다.

팀은 자신들의 시스템이 아직 상용화할 준비가 되지 않았다는 점을 인정하지만 특정 개선 사항이 상용화될 것으로 기대합니다. 그들은 액추에이터를 개선하고 튜브를 만드는 데 사용되는 니켈과 티타늄의 비율을 조정하여 효율성을 향상시킬 계획입니다.

추가 정보: Suxin Qian 외, 고성능 다중 모드 탄력성 칼로리 냉각 시스템, 과학(2023). DOI: 10.1126/science.adg7043