近日，香港科技大学机械及航空航天工程学系孙庆平教授领导的研究团队，成功研制出全球首台能够在零摄氏度以下工作的弹性热制冷装置，最低温度可达-12℃。相关研究成果已发表于国际权威期刊《自然》，论文题为《通过低转变温度合金实现零下摄氏度的弹性热冷却》。

该研究针对全球制冷行业高能耗、高排放的挑战，提出了一种基于形状记忆合金弹性热效应的固态制冷新路径。传统蒸汽压缩制冷技术依赖具有高全球变暖潜能值的制冷剂，而弹性热制冷技术则利用镍钛合金在循环相变过程中吸收和释放潜热的特性实现制冷，全程零温室气体排放，且具备高能效潜力。然而，此前该技术仅适用于室温附近的空调场景，难以应用于冷冻领域。本研究通过材料、流体与结构的协同创新，首次将弹性热制冷拓展至零下温区：采用高镍含量镍钛合金降低相变温度;选用低凝固点氯化钙水溶液作为传热流体确保低温流动性;设计抗压的级联管状结构提升热交换效率与可靠性。

在实验中，这台桌面型设备以1赫兹频率运行，在室温热源条件下成功建立了36℃的温差，实现了-12℃的冷端温度。在实际演示中，该系统成功将隔热腔体内的空气温度在60分钟内稳定降至-4℃，并在2小时内将蒸馏水凝结成冰，验证了其真实冷冻能力。在零温差条件下，其单位质量制冷功率可达1.43W/g，在理想功回收假设下系统能效系数可达3.4，展现出良好的应用潜力。

该成果对全球减排具有重要意义。据估算，全球氢氟碳化物年排放量预计在2025年将超过12亿吨二氧化碳当量，其中约27%源自零下冷冻应用。这项零排放冷冻技术的成功演示，为替代传统高排放技术提供了可行方案，若广泛应用，每年有望减少约3.3亿吨二氧化碳当量的排放。研究团队正与工业界合作推动其商业化，并通过持续优化材料、设计与系统集成，致力于提升能效与功率密度，为制冷行业的低碳转型提供关键技术支撑。

出版详情：作者：Guoan Zhou 等人，标题：《通过低转变温度合金实现零下摄氏度的弹性热冷却》，发表于：《自然》(2026)。期刊信息：《自然》