德国萨尔大学（Saarland University）的研究团队正在开发一种基于3D打印镍钛合金晶格的弹热冷却与加热系统。该系统完全不使用制冷剂和化石燃料，而是依靠镍钛形状记忆合金的物理特性——当机械应力施加和释放时，合金会分别释放和吸收热量。该团队由萨尔大学智能材料系统创新生产教授、萨尔布吕肯机电与自动化技术中心（ZeMA）科学主任兼首席执行官Paul Motzki领导。团队已对弹热效应进行了超过15年的研究，长期目标是冷却和加热汽车、建筑及工业设施，而无需承担传统系统带来的环境成本。欧盟委员会已将弹热冷却确定为现有冷却技术最有前途的替代方案，世界经济论坛也将其列入“十大新兴技术”清单。

原理：镍钛合金晶格相变实现热交换

弹热效应依赖于镍钛合金晶格内的可逆相变。Motzki教授解释：“室温下合金处于高温相。当我们施加拉伸或压缩应力时，材料被迫进入低温相。这是一个放热过程，材料升温并向环境释放热量。待材料冷却回环境温度后，我们释放机械应力，合金回到高温相——作为吸热过程，材料冷却下来。每根丝的变形都对应特定的电阻值，因此电阻测量可以精确告诉我们材料在任何时刻的变形情况，这意味着位置传感器实际上是内置的。”

3D打印多孔晶格：提升热交换效率

Motzki的团队与Dirk Bähre教授团队的制造工程师合作，超越了传统的丝束和薄片结构，通过增材制造技术生产出多孔的三维镍钛合金晶格。这种几何结构旨在增加与流动介质（空气或水）进行热交换的表面积，从而提高传热效率。Motzki表示：“这是弹热技术发展的下一阶段。目前对这些新结构的研究仍处于基础研究领域——但我们已经在考虑实际应用并开发真实世界的解决方案。”耐久性是一个关键设计要求。Motzki指出：“例如，在使用丝束的设计中，我们希望达到超过100万次循环的使用寿命。我们正在设计相关组件以便能轻松更换，因为可维护性是决定这项新技术能否转化为可靠的日常部署的关键因素。”

原型展示：弹热迷你冰箱亮相汉诺威博览会

上个月在汉诺威工业博览会上，团队展示了一台弹热迷你冰箱的功能原型——这是一台概念验证设备，利用200微米细的镍钛合金丝束围绕圆形冷却室旋转，成功冷却了一罐饮料。该技术有望在未来替代传统压缩机制冷系统，大幅降低能源消耗和环境影响。研究得到了德国联邦经济事务和气候行动部等机构的资助，目前正朝着商业化方向推进。