Исследователи Технологического института Карлсруэ (KIT, Германия) и Университета Цукубы (Япония) представили прототип эластокалорической системы охлаждения, в которой роль электропривода выполняет тепло. Работа опубликована 28 августа 2026 года в журнале Nature Energy; в KIT называют разработку первой в мире эластокалорической системой охлаждения с тепловым приводом.
Эластокалорический эффект — альтернатива парокомпрессионному циклу: сплавы с памятью формы меняют температуру при механическом нагружении и последующей разгрузке. Твердотельным такой контур до сих пор оставался только по рабочему телу: нагружение и разгрузку обеспечивал электропривод — электродвигатель, гидравлика или электромеханический актуатор. Это добавляло системе энергопотребление, габариты и механическую сложность, критичную для миниатюрных охладителей.
Конструкция. Немецко-японская группа заменила привод второй плёнкой из сплава с памятью формы. Первая плёнка — актуатор толщиной 22 мкм из никелида титана (состав Ti50,18Ni49,82) с односторонним эффектом памяти формы: при нагреве выше температуры перехода она претерпевает структурное превращение и сжимается, преобразуя тепловую энергию непосредственно в механическую работу. Это движение передаётся на вторую плёнку толщиной 26,5 мкм из сплава титан-никель-железо, которая работает как эластокалорическое рабочее тело: циклическое нагружение и разгрузка вызывают обратимые изменения кристаллической структуры и дают холод. По мере нагрева и остывания актуатор сам нагружает и разгружает рабочее тело — электродвигатель не нужен.
Результаты испытаний. При температуре актуатора 86 °C изменение температуры рабочего тела составило 12,9 К, перепад на уровне устройства — 4,0 К. Система устойчиво работала и от внешнего источника тепла с температурой 130 °C, что подтверждает возможность применения реальных теплоисточников.
«Ключевое новшество в том, что мы объединили две взаимодополняющие функции сплавов с памятью формы: одна плёнка преобразует тепло в механическую работу, вторая эту работу — в холод», — пояснил руководитель исследовательской группы ZEco Thermal Lab Института микроструктурной техники KIT доктор Цзинъюань Сюй.
Что дальше. Текущая конструкция не оптимизирована по холодопроизводительности — сейчас группа работает над параллельным соединением нескольких плёнок для её увеличения. В качестве перспективных применений называют охлаждение процессоров, которые могли бы использовать для этого собственное тепловыделение, и охлаждение электроники в автомобилях за счёт тепла силовой установки. Более широкий потенциал разработчики видят в утилизации сбросного тепла и солнечной энергии для твердотельного охлаждения.
