來自英國(guó)和西班牙的研究人員日前宣布了一種環(huán)保固體，可以成為現(xiàn)有制冷劑的廉價(jià)而高效替代品。

　　來自劍橋和Catalunya大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，目前廣泛用于合成聚酯、油漆、潤(rùn)滑劑和增塑劑的有機(jī)化合物——新戊二醇晶體在壓力下可以產(chǎn)生巨大的冷卻效果。

　　有很多團(tuán)隊(duì)已經(jīng)就所謂“塑料晶體”新戊二醇進(jìn)行了各種研究。位于固體和液體之間的邊界，“塑料”一詞指的是化合物的延展性而不是其化學(xué)成分。

　　基于分子重構(gòu)，壓縮新戊二醇可以產(chǎn)生前所未有的巨大熱能變化，其達(dá)到的溫度變化相當(dāng)于HFC和碳?xì)渲评鋭?/p>

　　劍橋大學(xué)和Catalunya大學(xué)的研究人員正與企業(yè)合作，以期將此技術(shù)可以投放市場(chǎng)。

　　科學(xué)家利用熱力學(xué)魔術(shù)測(cè)試高效制冷新方法來自蘇黎世大學(xué)的物理學(xué)家發(fā)明了一種裝置，無需能源消耗對(duì)熱物體進(jìn)行冷卻。

　　研究團(tuán)隊(duì)表示，從理論上講，這種簡(jiǎn)易裝置可以在不使用外部電源的情況下將沸騰的水變成冰。當(dāng)然，研究人員表示，在不消耗能源的情況下實(shí)現(xiàn)冷卻與物理學(xué)基本定理并不矛盾。

　　從沸騰到室溫

　　熱力學(xué)第二定律指出，熱量可從溫度較高的物體轉(zhuǎn)移到較低的物體，反向不可。例如，裝滿開水的茶壺放在桌子上，他將慢慢變涼，但他的溫度肯定不會(huì)低于桌子的溫度。

　　但是，在實(shí)驗(yàn)中，研究人員可以將一片100℃的銅片冷卻到低于室溫的溫度，沒有利用任何外部能源。研究人員采用了酒店小型冰箱常用的一種材料：Peltier半導(dǎo)體元件。此類元件可以將電流轉(zhuǎn)換成溫差，使得熱量從高溫物體流向低溫物體，反之亦然。研究人員發(fā)明了一個(gè)熱振蕩電路，使得熱量暫時(shí)從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，從而進(jìn)一步降低了低溫物體的溫度。該團(tuán)隊(duì)表示，該過程可以將100℃的9g銅片冷卻到低于室溫2℃。

　　深度冷卻無需外部能源

　　盡管實(shí)驗(yàn)僅做出了與環(huán)境溫度2℃的溫差，研究人員相信，理論上可以達(dá)到-47℃，這需要一個(gè)完美的半導(dǎo)體元件，目前還不存在。

　　來自蘇黎世大學(xué)的Andreas Schilling教授表示：“利用這種簡(jiǎn)單技術(shù)，可以將大量高溫固體、液體或氣體材料冷卻至室溫以下，而無需任何能耗?！?/p>

　　由于目前不存在完美的半導(dǎo)體元件，因此該技術(shù)的大范圍推廣是不可能的。此次實(shí)驗(yàn)是一個(gè)理論證明，對(duì)傳統(tǒng)熱能轉(zhuǎn)移的理解發(fā)起了挑戰(zhàn)

　　該研究全文發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)步》雜志（Science Advances）。

　　聚合薄膜可能替代金屬換熱器

　　通過將聚合物粉末溶解產(chǎn)生一種薄膜，美國(guó)麻省理工大學(xué)（MIT）的學(xué)者們改變了聚乙烯的微觀結(jié)構(gòu)，從類似意大利面狀的分子鏈（上圖左）變?yōu)楦钡木€狀（上圖右），使得該聚合物的導(dǎo)熱性能優(yōu)于很多金屬。MIT的學(xué)者們表示，該高導(dǎo)電聚合物膜可以用于制造高效、輕質(zhì)的換熱器。眾所周知，聚合物主要用于隔熱，如硅樹脂微波爐手套或泡沫聚苯乙烯咖啡杯。如今，MIT的學(xué)者們超越了聚合物的常規(guī)用途，制造出聚合物薄膜，替代常規(guī)金屬進(jìn)行導(dǎo)熱。

　　在實(shí)驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)，該薄膜比塑料膜還薄，但導(dǎo)熱效果優(yōu)于陶瓷和很多金屬，包括鐵。

　　該結(jié)果發(fā)表在自然通訊（Nature Communications）雜志上，這可能加速聚合物作為傳統(tǒng)金屬換熱器的超輕、靈活和抗腐蝕替代品的發(fā)展，應(yīng)用范圍從筆記本電腦和手機(jī)中的散熱材料到汽車和冰箱中的冷卻元件。

　　2010年，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)制造出了與很多金屬導(dǎo)熱性能類似的聚乙烯纖維。該結(jié)果引起了多個(gè)行業(yè)的關(guān)注，包括換熱器、計(jì)算機(jī)核心處理器甚至賽車等制造商。但很快大家就意識(shí)到，為使聚乙烯導(dǎo)體適用于更多領(lǐng)域，該材料必須從超細(xì)纖維（1根纖維相當(dāng)于人類頭發(fā)直徑的百分之一）擴(kuò)展到更易制造的薄膜。

　　盡管大多數(shù)聚合物的導(dǎo)熱率為0.1~0.5W/m·K，但此次全新制造的聚乙烯薄膜則可達(dá)到約60 W/m·K。這是大多數(shù)聚合物導(dǎo)熱率的100倍之多，同時(shí)也高于鐵和陶瓷。