來自英國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)有制冷劑的廉價而高效替代品。

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

　　有很多團隊已經(jīng)就所謂“塑料晶體”新戊二醇進行了各種研究。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。

　　科學(xué)家利用熱力學(xué)魔術(shù)測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，無需能源消耗對熱物體進行冷卻。

　　研究團隊表示，從理論上講，這種簡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低于桌子的溫度。

　　但是，在實驗中，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)明了一個熱振蕩電路，使得熱量暫時從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，從而進一步降低了低溫物體的溫度。該團隊表示，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

　　盡管實驗僅做出了與環(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。”

　　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。此次實驗是一個理論證明，對傳統(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)金屬進行導(dǎo)熱。

　　在實驗中，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中的散熱材料到汽車和冰箱中的冷卻元件。

　　2010年，該團隊已經(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)果引起了多個行業(yè)的關(guān)注，包括換熱器、計算機核心處理器甚至賽車等制造商。但很快大家就意識到，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，同時也高于鐵和陶瓷。