Это прорыв для твердотельных холодильных технологий и потенциальный поворотный момент для всей мировой индустрии заморозки, которая сегодня остается одним из крупных источников парниковых выбросов.
Результаты опубликованы в журнале Nature в статье «Эластокалорическое охлаждение при отрицательных температурах Цельсия с использованием сплавов с низкой температурой фазового перехода» (2026).
По мере усиления глобального потепления спрос на охлаждение и заморозку стремительно растет — а вместе с ним и энергопотребление. Современные морозильные системы в основном основаны на парокомпрессионной технологии и используют хладагенты с высоким потенциалом глобального потепления (ПГП), в том числе гидрофторуглероды (ГФУ).
Эластокалорическое охлаждение предлагает принципиально иной подход. Вместо газов-хладагентов система использует сплавы с эффектом памяти формы, которые при механическом сжатии и разгрузке поглощают и выделяют тепло. Итог — охлаждение без парниковых выбросов, с высоким потенциалом энергоэффективности и прямым вкладом в декарбонизацию холодильной отрасли.
До сих пор эластокалорические устройства работали в диапазоне температур, близких к комнатным, и рассматривались в основном как альтернатива кондиционерам. Команда под руководством профессора Сунь Цинпина впервые расширила эту технологию в «минусовую зону», сделав ее применимой для реальной заморозки.
Ключ к успеху — сочетание материалов, теплоносителя и архитектуры системы.
Использован никель-титановый сплав с повышенным содержанием никеля (51,2 ат. %) и пониженной температурой аустенитного перехода (—20,8 °C). Он сохраняет сверхэластичность и высокую скрытую теплоту даже при —20 °C, обеспечивая адиабатическое изменение температуры до 16,3 °C.
В качестве рабочей жидкости применён 30-процентный водный раствор хлорида кальция. Он не замерзает при отрицательных температурах и эффективно передаёт тепло за счёт хорошего смачивания поверхности сплава.
Система построена по активному циклу Брайтона и состоит из восьми каскадных модулей с тонкостенными трубками из NiTi. Архитектура обеспечивает высокую площадь теплообмена и выдерживает сжимающее напряжение до 900 МПа без деградации материала.
Настольный прототип, работающий на частоте 1 Гц, смог охладить систему от комнатной температуры 24 °C до —12 °C, обеспечив температурный перепад в 36 °C — абсолютный рекорд для эластокалорического охлаждения.
В полевых испытаниях устройство интегрировали в корпус объёмом 0,25 м³ и протестировали на открытом воздухе. Результаты:
- охлаждение изолированной камеры до —4 °C за 60 минут;
- замораживание 20 мл воды в лёд за 2 часа;
- удельная охлаждающая мощность — до 1,43 Вт/г;
- потенциальный коэффициент полезного действия системы — до 3,4.
Проще говоря: технология работает не только в лаборатории, но и в условиях, близких к реальным.
По оценкам, уже к 2025 году глобальные выбросы ГФУ могут превысить 1,2 гигатонны CO₂-эквивалента в год, и около 27 % из них связано именно с низкотемпературным охлаждением и заморозкой. Это порядка 330 млн тонн CO₂-эквивалента ежегодно.
Широкое внедрение эластокалорических морозильных систем способно радикально сократить этот вклад — без потери эффективности и с потенциальным снижением энергопотребления.
По словам профессора Сунь Цинпина, команда уже работает с промышленными партнёрами над коммерциализацией технологии. В фокусе — повышение мощности, оптимизация стоимости и масштабирование производства.
Профессор Лу Мэнцянь, директор Центра климатической устойчивости и устойчивого развития HKUST, называет разработку «одним из самых значимых достижений центра» и важным шагом к реальным, а не декларативным решениям климатического кризиса.
