美国最新研发出3D模型固态冷却系统,更高效更节能!

3dayday   2018-04-04 09:26:42

近日,美国能源部艾姆斯实验室的研究人员在3D打印技术用于制冷领域取得了新的突破。研究人员利用这项技术设计和建造了一个新的先进模型系统,该系统成功地使用了极少量的磁热材料来实现制冷级冷却。这为开发更高能效的固态冷却系统指明了方向,以取代目前最常用的过时气体压缩制冷。

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该系统被称为CaloriSMART,专为快速评估再生器材料而设计。它的目的是大大缩短制造时间。为了测试该系统,研究人员将钆样品应用于顺序磁场,这导致样品在加热和冷却之间交替。在加热和冷却循环期间,使用精确计时的泵来循环水,系统表现出约10瓦的持续冷却功率,冷热端之间的15摄氏度(略低于30℉)梯度仅使用约3立方厘米的钆。

  CaloriCool项目总监兼艾姆斯实验室科学家Vitalij Pecharsky表示:“尽管预测我们会因为预期的低效率和损失而失败,但我们一直相信它会起作用,但我们对它的工作效果感到惊喜,这是一个了不起的系统,它的表现非常出色。近20年来,室温领域的磁制冷已被广泛研究,但这是已开发的最佳系统之一。”

  据悉,系统的设计和建造总共花费了大约5个月的时间。3D打印使团队能够定制构建歧管。这是保持样品的系统的一部分,并循环利用保持系统冷却能力的流体。该系统的其他部分包括定制的钕铁硼磁体,为样品提供集中的1.4特斯拉磁场,以及一个精确的在线泵送系统,使流体循环。

  “我们构思和制造CaloriSMART的主要原因是加速热材料的设计和开发,因此与今天通常需要20年左右的时间相比,它们至少快两到三倍,”爱荷华州立大学材料科学与工程系安斯顿马斯顿杰出教授Pecharsky补充道。

  在他们用磁热材料进行成功测试之后,该团队打算升级系统以与其他类型的材料一起工作。与电热材料一样,弹性材料可以在受到周期性拉伸或压缩时可逆地加热和冷却。将所有这三种类型的材料与该系统兼容将是首要的,并将以一种只能帮助未来制冷项目的方式简化这种研究。对于这种环保、节能的制冷工艺来说,未来看起来很光明,该团队认为这种工艺对于大规模制造来说是可扩展的,从而在不久之后就能在市场上上市可持续冷却的新形式。


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