我校熊传溪教授团队在Nature子刊发表重要研究成果

发布时间: 2024-10-09 09:16:06 浏览次数 : 601 来源:武汉理工大学

新闻网讯近日，熊传溪教授团队在聚合物弹热效应固态制冷研究方面取得重要进展，研究成果以“Shearo-caloric effect enhances elastocaloric responses in polymer composites for solid-state cooling”为题，发表在Nature Communications上。我校为第一单位，第一作者是我校博士生张世贤和付宇恒，熊传溪教授与宾夕法尼亚州立大学王庆教授为共同第一通讯作者。

由于气体制冷剂泄漏带来的温室效应、极端天气等全球气候变化问题日益突出，在“双碳”背景下，开发出无温室效应、无臭氧空洞效应、高效节能的制冷剂及其适配的制冷技术至关重要。

近二十年来，人们针对0温室效应潜能的固态制冷材料和技术进行了广泛研究。目前，最成熟的固态制冷材料是具有弹热效应的形状记忆合金，然而其驱动应力达到GPa级限制了其实际应用。为此，熊传溪教授团队利用聚合物复合材料制备了系列MPa级驱动应力的高熵固态制冷剂，并首次提出了剪切热效应概念。通过在聚苯乙烯-b-(乙烯-co-丁烯)-b-聚苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）中引入碳纳米填料，重构了聚合物弹性网络。由于纳米填料层间的相对移动引起层间分子链的剪切伸长，其所引发的剪切热效应显著增强了原始基体的弹热效应。至此，在熊传溪教授团队研发的系列工作中，通过红外热像仪直接法测试的聚合物弹热效应数值包揽了世界记录前三名。

此外，针对聚合物固有的大形变特性，熊传溪团队设计并验证了一种具备能量回收功能的双单元冷却装置及热泵系统，展示了其在大变形聚合物制冷剂应用中的潜在优势。所设计的热泵系统具有高达8.3的系统级COP，终结了国际上对固态制冷技术“不高效”的质疑。

图1 SEBS复合材料弹热效应

图2 功回收制冷系统的设计与性能