现代社会对制冷空调需求庞大，但传统压缩制冷系统高耗能，所使用的化学制冷剂亦会加剧温室效应及破坏臭氧层。科技大学研究团队近日取得重大科研突破，成功研发出全球首台零衰减“弹卡”制冷装置，采用新型抗疲劳固态制冷剂，循环运行超过100万次仍维持效能稳定，预计实际应用寿命可超过10年，有望革新全球环保降温技术，推动绿色可持续发展。

打破传统疲劳瓶颈　百万次循环效能零衰减

“弹卡”制冷是一项利用形状记忆合金在受力时产生可逆相变以吸热和放热的绿色技术，一直被视为取代传统高污染制冷剂的理想方案。然而，现有“弹卡”系统普遍采用商业镍钛合金（NiTi），材料在长期反复相变中容易出现功能疲劳，导致制冷效能随时间明显衰退，严重阻碍技术的实际应用。

为克服这项技术瓶颈，由科大机械及航空航天工程学系讲座教授孙庆平带领的研究团队，将先进形状记忆合金与创新器件工程深度结合，成功研制出零衰减“弹卡”制冷装置。

测试显示，该装置在经历100万次循环运行后，仍能稳定输出400瓦制冷功率及41开尔文温跨（即41°C温度差距），性能毫无衰退。在加速疲劳测试中，新型材料更在一亿次循环后维持卓越效能，估计于实际场景中可稳定运作超过10年。

三大技术创新：新型合金配双层翅片结构

团队成功解决材料疲劳与结构稳定性两大关键难题，主要归功于三大核心技术突破：

抗疲劳形状记忆合金：研发出全新的四元TiNiCuCo形状记忆合金，相较传统NiTi合金，能于长期反复循环中持续保持稳定的弹卡性能与潜热交换。

高可靠性固态结构：设计并构建双层翅片式制冷剂结构，不仅大幅提升换热效率，更显著增强抗屈曲能力，承受超过1,000万次压缩载荷。

结构紧凑耐用架构：进一步优化器件整体架构，减少约50%零部件数量，并将无效结构比例由15%大幅压缩至5%，有效降低热损失。

正研发新型空调系统　研究刊国际顶尖能源期刊

科大机械及航空航天工程学系讲座教授孙庆平表示，尽管“弹卡”制冷技术的性能在过去10年已显著提升，但长期运行的稳定性不足，一直是阻碍其实际应用的最大瓶颈。是次研究将先进的形状记忆合金与创新的器件工程结合，成功突破材料与结构疲劳的难题，为此技术由实验室迈向产业化奠定关键基础。

团队目前正利用这项技术开发全新空调系统，未来会持续提升效能、功率密度及成本竞争力，期望尽快将这项绿色、持久的降温方案推向大众市场。

是项研究由孙庆平教授及博士后研究员林宏阳博士共同担任通讯作者，博士生李杨为第一作者，团队成员亦包括李学师博士、苏长丰及胡骥原。相关研究成果已于国际能源领域顶尖学术期刊《Joule》正式发表。