Hiệu ứng elastocaloric là một hiện tượng trong đó vật liệu hiển thị sự thay đổi nhiệt độ khi nó tiếp xúc với ứng suất cơ bóng đá tỷ lệ kèo nhà cái Sự thay đổi nhiệt độ xảy ra do sự khác biệt entropy do sự biến đổi martensitic được thực hiện bởi sự thay đổi cấu trúc tinh thể của vật liệu đang bị căng thẳng Một hiệu ứng tương tự được quan sát thấy khi dải cao su được kéo dài: chuỗi polymer của nó xếp hàng theo cách đặt hàng, khiến entropy của nó giảm Điều này dẫn đến dải cao su phóng nhiệt vào môi trường xung quanh và trở nên ấm hơn Khi dải cao su được giải phóng, điều ngược lại xảy ra và dải cao su nguội đi

Giống như các dải cao su, Hợp kim bộ nhớ hình dạng siêu âm kim loại (SMA) cũng có thể sử dụng hiệu ứng elastocalic để làm mát Các SMA dựa trên đồng (Cu) bao gồm Cu, nhôm (AL) và kẽm (Zn) được hứa hẹn đặc biệt do chi phí thấp và nhu cầu ứng suất khiêm tốn của chúng để kích hoạt nâng nhiệt độ Tuy nhiên, SMAS Cu-al-ZN bị các vấn đề mệt mỏi theo chu kỳ vì các hạt tinh thể thô của chúng và nhiều ranh giới hạt dễ bị gãy từ việc mở rộng và hợp đồng lặp đi lặp lại

Bây giờ, trong một nghiên cứu được công bố trongTạp chí Vật lý: Năng lượngvào ngày 31 tháng 3 năm 2023, Giáo sư Kenjiro Fujimoto từ Đại bóng đá tỷ lệ kèo nhà cái Khoa bóng đá tỷ lệ kèo nhà cái Tokyo, Giáo sư Ichiro Takeuchi từ Đại bóng đá tỷ lệ kèo nhà cái Maryland, cùng với các nhà nghiên cứu từ Maryland Energy & Sensor Technologies, Hoa Kỳ, đã phát triển một lượng lớn"Chúng tôi đã tìm kiếm các điều kiện để thúc đẩy sự phát triển của hạt của hợp kim 68CU-16AL-16ZN để cải thiện tính chất elastocalic của nó,"Giáo sư Fujimoto nói, giải thích động lực đằng sau nghiên cứu của họ

Để chuẩn bị các hợp kim Cu-al-Zn, các nhà nghiên cứu đã kết hợp Cu, AL và Zn trong một carbon Crucible Họ làm tan chảy các kim loại ở áp suất thấp để ức chế biến động kẽm Khi hợp kim được chuẩn bị, các nhà nghiên cứu đã làm mát và cuộn nó thành 7 mm trong ba tốc độ lăn khác nhau (0 & percnt ;, 67 & percnt ;, và 83 & percnt ;, tương ứng) Nhiệt độ ranh giới pha của hợp kim sau đó được xác định bằng cách sử dụng nhiễu xạ tia X nhiệt độ cao, cho thấy ranh giới pha giữa pha hỗn hợp và pha nhiệt độ cao xảy ra trong khoảng 700 ° C đến 750 ° C Dựa trên điều này, các nhà nghiên cứu liên tục làm nóng và làm mát hợp kim trong khoảng từ 500 ° C đến 900 ° C

Tất cả các thỏi phải chịu chu kỳ xử lý nhiệt cho thấy sự gia tăng kích thước hạt tinh thể, với sự gia tăng tối đa được quan sát thấy trong các hợp kim được cuộn với tốc độ 67 & percnt ; Kích thước hạt của thỏi nguyên sơ là 2,21 mm, nhưng kích thước hạt trung bình của thỏi được xử lý nhiệt trong nhóm này tăng lên 11,1 mm

"Kết quả chỉ ra rằng xử lý nhiệt trên ranh giới pha định kỳ, ngoài tỷ lệ 67 & percnt; có hiệu quả đối với sự tăng trưởng hạt giống như tinh thể đơn,"Giáo sư Fujimoto nói Với các hạt lớn hơn và ít ranh giới hạt hơn, hợp kim được xử lý nhiệt có khả năng chống gãy xương hơn nhiều và có thể chịu được hơn 60000 chu kỳ cơ bóng đá tỷ lệ kèo nhà cái ở 2 & percnt; sự căng thẳng

Quá trình xử lý nhiệt cũng dẫn đến những cải thiện đáng kể về tính chất đàn hồi của hợp kim Cu-Zn-al So với các hợp kim được báo cáo trước đây của cùng một thành phần, hợp kim được xử lý nhiệt cho thấy nhiệt tiềm ẩn là 6,3 J/g đối với chủng giải phóng, cao hơn gấp đôi giá trị đo được trước đó là 2,3 J/g Điều này chỉ ra rằng hợp kim được xử lý nhiệt có thể làm mát hiệu quả hơn Ngoài ra, chênh lệch nhiệt độ hợp kim tiếp xúc với & cộng với; 5,9 K và −5,6 k khi tải và dỡ hàng, tương ứng, ở tải trọng tuần hoàn thấp (106 MPa)

Trong khi tủ lạnh băng cao su không trở thành chủ đạo, hiệu ứng elastocalic có khả năng cung cấp các giải pháp làm mát sáng tạo Do đó, phát triển các vật liệu có thể đạt được mục đích này là rất quan trọng Về vấn đề này, hợp kim Cu-ZN-Al được xử lý nhiệt