Nature子刊：马里兰大学开发出紧凑型固态冷却技术

近日，马里兰大学（UMD）材料科学与工程系（MSE）的研究团队开发了一种新型紧凑型固态冷却装置，可用于防止家用电子产品（如笔记本电脑）升温，甚至可以通过局部冷却人脑，以治疗癫痫。

“热量冷却”使用高效的固态冷却材料，与使用对环境有害的化学制冷剂的蒸汽压缩不同，是一个新兴的“绿色冷却”领域。热量冷却利用磁热和弹性热量，在磁场和机械应力（~150MPa）作用下，以实现对各种材料的冷却。

热量冷却技术虽然“绿色”和高效，然而在实际应用中仍然面临着许多挑战，这推迟了其广泛的商业化。例如，磁热冷却材料需要非常大的磁场，这些磁场只能由昂贵的永久磁铁供电。同样，现有的弹性热量材料需要大量的机械力。

UMD的材料科学与工程Ichiro Takeuchi教授领导的团队，通过结合磁热和弹性热效应，开发了一种新型的复合热量装置。用0.16特斯拉可以产生4K的温度变化，这比典型的磁热材料所需的水平低10倍以上。

Takeuchi表示：“通过复合Terfenol-D磁致伸缩材料和基于铜的形状记忆合金，我们首次展示了超低磁场感应冷却。该复合效应产生的独特机制，我们称之为磁-弹性热效应。”

Terfenol-D是铁和铽的混合物，非常柔软，可以用刀切割。将两种元素混合成TbFe2可产生磁性，因此Terfenol-D能够对磁场产生响应。

Takeuchi解释道：“当施加磁场时，Terfenol-D会延伸，然而在去除磁场后会缩回，这称为磁致伸缩，通过在原配方中添加镝会降低所需的磁场幅度，这对转导技术有很大的帮助。”

磁致伸缩技术用于执行器和传感器，例如水下声纳和能量收集设备。在便携式声音系统等小配件中，磁致伸缩则用于声波压缩。

该设备看起来像一个手持式小工具，与手电筒大小相当。利用辅助组件，能够实现该设备便携，易于使用，价格低廉且具有广泛的应用空间。

UMD材料科学与工程博士后研究员该论文第一作者Huilong Hou表示：“由于我们的复合设备自然紧凑，我们相信它将为热量冷却开辟新的应用，这在以前是不可能的。”