制冷对现代社会不可或缺，但主流蒸汽压缩系统长期面临能效与环保压力。2026 年 9 月 18 日，香港科技大学（HKUST）研究团队公布了一款弹性热制冷装置，研究团队称其为全球首个零退化弹性热制冷器件：该装置采用耐疲劳的固体制冷剂，可在 100 万个运行循环内维持稳定冷却性能。相关结果发表于《Joule》。
从材料疲劳切入
弹性热制冷利用形状记忆合金（SMA）在应力作用下发生可逆相变来制冷，被视作传统制冷技术的环保替代路线之一，但性能随使用衰减、可靠性不足始终制约其商业化。症结之一在于：多数现有器件采用商用 NiTi 合金作为制冷剂，该材料易发生功能疲劳，长时间运行后制冷能力随之下降。
为破解这一瓶颈，由 HKUST 机械及航空航天工程学系 Sun Qingping 教授领导的团队研制出一种耐疲劳 SMA，并将其整合进新型制冷剂结构，从材料与器件两个层面同步处理功能疲劳与结构可靠性问题。
面向长寿命的三项设计
- 耐疲劳形状记忆合金：团队新设计了 TiNiCuCo 四元合金。与传统 NiTi 合金相比，该材料在大量相变循环中保持稳定弹性热性能；持续释放与吸收潜热是其作为固体制冷剂的关键，也是装置长期制冷能力的来源。
- 结构可靠的制冷剂：团队设计并制造了双层热型制冷剂结构，以提升传热效率与抗损伤能力，其压缩疲劳寿命超过 1000 万个循环。
- 紧凑耐用的整机架构：设备架构经优化以降低热损失、提高系统稳定性；零部件数量减少 50%，无效部件占比由 15% 降至 5%。
在此基础上，团队将多组制冷剂单元集成为一台完整的弹性热制冷装置。测试结果显示，该装置实现 400 W 恒定冷却功率，并在 100 万个运行循环中维持 41 K（约 41 °C）的温跨，全程未见性能退化。针对 TiNiCuCo 制冷剂的加速疲劳试验显示，1 亿次循环后仍未出现功能性退化；按实际制冷工况推算，该制冷剂的可靠运行寿命预计超过十年。
走向实用化空调
Sun Qingping 表示，过去十年弹性热制冷在性能指标上进展显著，但实际部署更依赖长期冷却稳定性；本研究将先进 SMA 材料与器件工程结合，使冷却稳定性的突破不再停留于实验室演示，更接近现实应用。团队目前正基于该技术开发空调产品，下一步将围绕能效、功率密度与成本竞争力继续优化，以加快其作为可持续冷却方案的市场化进程。
该论文题为“Zero-degradation elastocaloric cooling device with fatigue-resistant refrigerant”，第一作者为博士生 Yang Li，共同作者包括博士后 Lin Hongyang、Li Xushi 及博士生 Su Changfeng、Hu Jiayuan 等，发表于《Joule》（2026），DOI: 10.1016/j.joule.2026.102627。
