近日，美國(guó)能源部艾姆斯實(shí)驗(yàn)室的研究人員在3D打印技術(shù)用于制冷領(lǐng)域取得了新的突破。研究人員利用這項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)和建造了一個(gè)新的先進(jìn)模型系統(tǒng)，該系統(tǒng)成功地使用了極少量的磁熱材料來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷級(jí)冷卻。這為開(kāi)發(fā)更高能效的固態(tài)冷卻系統(tǒng)指明了方向，以取代目前最常用的過(guò)時(shí)氣體壓縮制冷。

該系統(tǒng)被稱為CaloriSMART，專為快速評(píng)估再生器材料而設(shè)計(jì)。它的目的是大大縮短制造時(shí)間。為了測(cè)試該系統(tǒng)，研究人員將釓樣品應(yīng)用于順序磁場(chǎng)，這導(dǎo)致樣品在加熱和冷卻之間交替。在加熱和冷卻循環(huán)期間，使用精確計(jì)時(shí)的泵來(lái)循環(huán)水，系統(tǒng)表現(xiàn)出約10瓦的持續(xù)冷卻功率，冷熱端之間的15攝氏度（略低于30℉）梯度僅使用約3立方厘米的釓。

　　CaloriCool項(xiàng)目總監(jiān)兼艾姆斯實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家Vitalij Pecharsky表示：“盡管預(yù)測(cè)我們會(huì)因?yàn)轭A(yù)期的低效率和損失而失敗，但我們一直相信它會(huì)起作用，但我們對(duì)它的工作效果感到驚喜，這是一個(gè)了不起的系統(tǒng)，它的表現(xiàn)非常出色。近20年來(lái)，室溫領(lǐng)域的磁制冷已被廣泛研究，但這是已開(kāi)發(fā)的最佳系統(tǒng)之一?！?/span>

　　據(jù)悉，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建造總共花費(fèi)了大約5個(gè)月的時(shí)間。3D打印使團(tuán)隊(duì)能夠定制構(gòu)建歧管。這是保持樣品的系統(tǒng)的一部分，并循環(huán)利用保持系統(tǒng)冷卻能力的流體。該系統(tǒng)的其他部分包括定制的釹鐵硼磁體，為樣品提供集中的1.4特斯拉磁場(chǎng)，以及一個(gè)精確的在線泵送系統(tǒng)，使流體循環(huán)。

　　“我們構(gòu)思和制造CaloriSMART的主要原因是加速熱材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，因此與今天通常需要20年左右的時(shí)間相比，它們至少快兩到三倍，”愛(ài)荷華州立大學(xué)材料科學(xué)與工程系安斯頓馬斯頓杰出教授Pecharsky補(bǔ)充道。

　　在他們用磁熱材料進(jìn)行成功測(cè)試之后，該團(tuán)隊(duì)打算升級(jí)系統(tǒng)以與其他類型的材料一起工作。與電熱材料一樣，彈性材料可以在受到周期性拉伸或壓縮時(shí)可逆地加熱和冷卻。將所有這三種類型的材料與該系統(tǒng)兼容將是首要的，并將以一種只能幫助未來(lái)制冷項(xiàng)目的方式簡(jiǎn)化這種研究。對(duì)于這種環(huán)保、節(jié)能的制冷工藝來(lái)說(shuō)，未來(lái)看起來(lái)很光明，該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這種工藝對(duì)于大規(guī)模制造來(lái)說(shuō)是可擴(kuò)展的，從而在不久之后就能在市場(chǎng)上上市可持續(xù)冷卻的新形式。