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中國制冷技術新突破
首次發現“溶解壓卡效應” 有望推動算力基礎設施低碳運行
【記者李清華／外電報導】中國科學院金屬研究所消息，近日，該研究所李昺研究員團隊與合作者在制冷技術領域取得新突破——首次發現“溶解壓卡效應”，有望為高耗能數據中心等算力基礎設施提供低碳、高效的新型冷卻解決方案。
算力作為數字經濟時代的關鍵基礎設施，其高速發展背後是日益增長的能源消耗與散熱需求，數據中心的冷卻系統能耗占數據中心總用電的近40%，傳統壓縮機制冷方案不僅能耗大、排放高，且在應對高功率散熱需求時面臨換熱效率瓶頸，研究團隊在實驗中發現，硫氰酸銨（NH?SCN）溶液在壓力變化下可以表現出驚人的熱效應：加壓時鹽析出並放熱，卸壓後鹽迅速溶解並強力吸熱，室溫下溶液溫度可在20秒內驟降近30℃，在高溫環境下降溫幅度更大，遠超已知固態相變材料性能，這一現象被命名為“溶解壓卡效應”，該效應將制冷工質與換熱介質合二為一：利用溶液本身流動性實現高效傳熱，同時通過溶解、析出過程提供巨大冷量，從而打破了長期以來困擾制冷領域的“低碳-大冷量-高換熱”不可能三角關係。
“壓卡效應”可以形象地理解為：就像用力擠壓一塊乾燥的海綿，海綿內部結構被壓緊時會發熱；鬆開手後，海綿迅速回彈，會從周圍吸收熱量而變涼，這種固態材料靠自身結構變化來制冷的方式，雖原理新穎，但傳熱慢、制冷量有限，而新發現的“溶解壓卡效應”則相當於擠壓一塊吸滿鹽水的濕海綿——擠壓時鹽水被擠出並放熱，松開手時海綿重新吸回鹽水，這一過程會強力、快速地吸收周圍大量熱量，它不僅制冷能力更強，還因為液體本身能流動傳熱，一舉解決了傳統固態材料“造得出冷、卻送不走熱”的工程難題，為高效、緊湊的冷卻系統開闢了全新可能。
基於“溶解壓卡效應”，團隊設計出一套四步循環系統：加壓升溫→向環境散熱→卸壓降溫→輸送冷量，單次循環可實現每克溶液吸收67焦耳熱量，理論效率高達77%，展現出優異的工程應用潛力。
該成果為下一代數據中心冷卻技術提供了原創性方法，有望推動算力基礎設施低碳運行。
↑圖說：制冷機組(資料圖)
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