从家用空调、雪柜的宽泛刚需，到工业出产中的冷却工艺、精密仪器的温度截止，再到航空航天的特种制冷需求，制冷技艺撑持着公共 25%-30% 的电力滥用。但是，在这个看似锻练的领域，科研东谈主员却永恒深陷低碳、大冷量、高换热的“不成能三角”。在热力学第二定律划下的红线眼前，东谈主类从未罢手过对热力学极限的试探与解围。

近日，中国科学院金属研究所李昺、北京高压研究中心李阔、西安交通大学钱苏昕和中国科学院合肥物资科学研究院固体物理研究所童鹏研究团队在 Nature 发表后果。

他们发现了基于硫氰酸铵盐（NH₄SCN）水溶液的“熔化压卡效应”，即硫氰酸铵盐在压力调控下，可通过熔化和析出经由收场高效制冷：加压时盐析出放热，卸压后盐熔化吸热，能在短时刻内产生显贵温降，室温下 20 秒内降温近 30℃，且兼具低碳、高传热效力的上风，为数据中心等领域的冷却技艺提供了新的处治决策。

当作该领域的中坚力量，李昺永恒从事新式制冷材料研究。他相持以大科学安装表征技艺为特点妙技，以揭示深脉络物理内涵为主攻地方，知道“旨趣-材料-器件-系统”全改进链。此前，他曾发现并定名了“庞压卡效应”，打算了首个压卡制冷旨趣样机，并发现了熵变大幅优于原型材料 Gd₃Ga₅O₁₂ 的铁磁性极低温磁制冷新体系。

而这一次，他将见解投向了进步固液领域的溶液体系。

制冷范式的解围

东谈主类当代制冷漂后的基石，永恒建造在蒸汽压缩技艺之上。这一范式已总揽工业界逾百年，其中枢逻辑是通过压缩机对气体制冷剂进行周期性的“挤压”与“扩张”，期骗气液相变经由中的潜热来搬运热量。

这种形貌自然通过流体的对流收场了极高的换热效力，但其流弊在“双碳”时期愈发突显。一方面，平凡使用的氟碳类制冷剂具有极高的公共变暖潜势，对臭氧层和局面均衡组成无间阻止；另一方面，经过百年的工程压榨，气体压缩的能效已贴近物理极限，再难有质的突破。

为了寻找更绿色的替代决策，科研界曾将见解投向固态制冷技艺，如磁卡制冷、电卡制冷、压卡制冷等。这些技艺期骗磁场、电场或压力驱动固体材料发生相变，从而产生制冷效应。固态制冷领有弘大的表面能量转变后劲且环境友好，一度被视为下一代制冷技艺的但愿。

但是，跟着研究的深化，固体材料撞上了一堵物理料想上的“南墙”——传热速度的自然瓶颈。

“固体制冷工质材料的换热高度依赖于斗争面的热传导，这种形貌极其低效。”李昺证实谈，“在微不雅圭臬上，固体的声子传热效力远低于液体的对流换热。这导致冷量频频被困在材料中枢，无法实时溢出。”

比较之下，雪柜管路中的液体通过流动不错高效传递热量，而固体材料仅能通过静态斗争传递。这就酿成了一个制冷界的悖论：想要高冷量密度的材料（固体），就得葬送换热效力；想要高效换热（流体），就得面临传统工质的环保与能效瓶颈。要在基于气液相变、固液相变或固固相变的传统框架内同期收场低碳、高效换热与高能量效力，酿成了一个难以逾越的“不成能三角”。

基于此，李昺团队驱动探索一种概况同期兼顾传统气体压缩制冷的高效换热与固态制冷技艺的无排放及高效力的全新决策。

破裂这一僵局的灵感，源于一次在推行室里的无意捕捉。

“其实是一个很是有时的契机，”李昺回忆起阿谁时刻，“其时咱们在研究硫氰酸铵固体的压卡效应，有时间意志到该材料的熔化不错招揽无数的热量。”

“这为咱们大开了新的想路，既然压力是驱动制冷经由的主要妙技，而熔化经由一样不错被压力调控，那么就有可能通过压力驱动熔化与析出的可逆轮回来收场制冷。”他补充谈。

这一想路也最终辅导团队走向了溶液体系的研究。在此基础上，团队提议了“熔化压卡效应”。

在这种新机制中，压力变成了操控熔化度的“开关”。施加压力，溶质像被挤干的海绵一样析出结晶，开释热量；卸压时，晶体马上重新熔化入水，通过破裂晶格和氢键汇注引发出弘大的吸热潜能。

最精妙之处在于，这种制冷工质自身便是液态的。它平直幸免了固态制冷中繁琐的“二次换热”经由——在固态制冷中，你需要用水或其他流体去“搬运”固体产生的冷量，这中间产生的界面热阻是效力的“杀手”。而在熔化压卡体系中，制冷工质与换热介质收场了物理料想上的合二为一。冷量在产生的遽然，就存在于流动的液体中，不错通过轮回泵平直运输至结尾。

更具上风的是，熔化压卡技艺以水为溶剂，水在室温下的比热容是所有这个词常见物资中最大的。这意味着，mg平台app单元体积的水溶液所能捎带（或带走）的热量，比传统气体压缩制冷剂要高得多。因此，在表面上，它能以更少的工质流量收场更强的热传输能力，为系统的高效力和紧凑化打算提供了物理基础。

这种“制冷工质即换热介质”的性情，不仅让系统在室温下收场了高达 26.8 K 的弘大温降，也撑持起该体系高达 77% 的热力学第二定律效力，为高能耗算力中心等顶端散热场景开辟了全新的物理领土。

推行数据自满，在常压室温环境下，当卸压触发溶质熔化时，溶液的原位温降高达 26.8K（即 26.8℃）。这一数字不仅破裂了固体压卡材料的换热温降频繁小于 20K 的记载，更是当今公共已报谈的新式制冷材料中的最高值。

通过打算精妙的类卡诺轮回，单次轮回收场 67 J/g 的冷量密度，即每克溶液可招揽 67 焦耳的热量，冷量输出能力远超传统固态压卡材料，该体系测得的热力学第二定律效力高达 77%，远高于蒸汽压缩制冷（约 30%-50%）和现存固态压卡制冷（约 50%-60%）。

热力学第二定律效力是揣测本体制冷轮回接近联想“卡诺轮回”进度的宗旨。100% 是物理定律的天花板，代表无任何能量蹧跶。当今，大多数传统雪柜和空调的第二定律效力在 30%-50% 傍边。

光谱学与原位高压测试自满，这种熔化与析出的反应实在是在压力变化的遽然完成的，无领会滞后。这意味着系统不错在极短的周期内完成温降与升温的轮回，甘心衔接制冷的工业需求。此外，当作一种水溶液，其使用的无机盐资本便宜、踏实性极佳，具备渊博的轮回踏实性。

对准 AI 算力的制冷需求

从 2019 年驱动研究固体，到 2021 年第一次不雅测到溶液降温，再到 2026 年登上巅峰，这是一场进步数年的科研悉力。“这中间换了好几拨东谈主，有学生毕业去外洋作念博士后了，师妹和员工再接办。”李昺热爱谈，科研从来不是孤胆强人的冲锋，而是漫长的积存与传承。

尽管后果杰出，但李昺对产业化的旅途有着极其从容的判断。

传统的蒸气压缩制冷技艺自 1927 年贸易化以来，也曾走过了整整一百年。在长达一个世纪的极致打磨下，传统家电的工程收场早已贴近表面极限，利润空间更是被压缩到了极致。“传统的制冷大厂出产一台雪柜可能也就挣 10 块钱，”李昺坦言，“关于一个全新的、早期资本势必更高的技艺来说，去锻练商场‘拼量’莫得上风。新技艺落地，必须寻找那些‘非它不成’的高价值场景。”

他将见解锁定了现时最火热也最慌乱的领域——AI 算力中心。

“东谈主类的至极是 AI，AI 的至极是电力，电力的至极是散热。”这句段子在李昺看来却是严肃的行业预警。跟着英伟达等巨头将芯片性能推向极致，瞻望到 2027 年傍边，单个 GPU 的发烧功率将突破 2 千瓦，在手机大小的空间里联接如斯高的发烧量，其发烧密度已如归并个烧红的电炉。现存的单相/两相液冷或浸没冷却技艺已迟缓显给力不从心。

熔化压卡技艺则不错通过压力精准截止制冷功率，收场“主动式”冷却。在硫氰酸铵溶液体系中，跟着环境温度的升高，溶液的熔化度变大。这意味着在一样压力驱动下，高温环境能引发出更剧烈的熔化/析出反应，从而开释出比低温环境更大的温降后劲。推行数据自满，环境温度越高，该技艺的温降幅度反而越大。在 60 至 70℃ 的高温环境下，它能产生高达 50℃ 的温降。

面临 AI 办事器散热这一爆发性需求，团队并未留步于论文中的硫氰酸铵体系。

“硫氰酸铵也曾阐明得很好了，但它更像是一个开启新宇宙的原型。”李昺显露，推行室当今也曾开发并掌执了一系列性能更优、针对性更强的新材料配方库。“在深化研究后，咱们意志到溶液体系本体上是一个极其广袤的领域。与固体材料比较，溶液的组合形貌更为各种，粗浅地更换阳离子或阴离子，就可能产生全新的体系。因此，其潜在的‘材料库’可能比固体更为丰富。”

至于效力的进一步提高，李昺以为曲折在于熔化与析出经由的反对称性。“如若能通过筛选新体系，缩短熔化与析出经由中的能源学滞后，咱们的效力还有朝上突破的空间。”

尽管如斯，从推行室走向工程化仍是一场马拉松。“咱们需要进一步缩短驱动压力，处治高压环境下的开采袖珍化，需要在大体积轮回中保管熔化的快速反应。”李昺笃信，AI 产业对散热的郁勃需求终将倒逼技艺转机。

1.Zhang， K.， Liu， Y.， Gao， Y. et al. Extreme barocaloric effect at dissolution. Nature 649， 1180–1185 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-10013-1

运营/排版：何晨龙

• mg试玩app
• 开发
• 中科院
• 降温
• 20秒