我国制冷技术新突破 有望推动算力基础设施低碳运行

简介

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　　记者从中国科学院金属研究所获悉，近日，该研究所李f:研究员团队与合作者在制冷技术领域取得新突破——首次发现“溶解压卡效应”，有望为高耗能数据中心等算力基础设施提供低碳、高效的新型冷却解决方案。该研究成果1月22日在国际学术期刊《自然》发表。

　　算力作为数字经济时代的关键基础设施，其高速发展背后是日益增长的能源消耗与散热需求。数据中心的冷却系统能耗占数据中心总用电的近40%，传统压缩机制冷方案不仅能耗大、排放高，且在应对高功率散热需求时面临换热效率瓶颈。研究团队在实验中发现，硫氰酸铵(NH₄SCN)溶液在压力变化下可以表现出惊人的热效应：加压时盐析出并放热，卸压后盐迅速溶解并强力吸热，室温下溶液温度可在20秒内骤降近30℃，在高温环境下降温幅度更大，远超已知固态相变材料性能。这一现象被命名为“溶解压卡效应”。该效应将制冷工质与换热介质合二为一：利用溶液本身流动性实现高效传热，同时通过溶解、析出过程提供巨大冷量，从而打破了长期以来困扰制冷领域的“低碳-大冷量-高换热”不可能三角关系。

　　“压卡效应”可以形象地理解为：就像用力挤压一块干燥的海绵，海绵内部结构被压紧时会发热；松开手后，海绵迅速回弹，会从周围吸收热量而变凉。这种固态材料靠自身结构变化来制冷的方式，虽原理新颖，但传热慢、制冷量有限。而新发现的“溶解压卡效应”则相当于挤压一块吸满盐水的湿海绵——挤压时盐水被挤出并放热，松开手时海绵重新吸回盐水，这一过程会强力、快速地吸收周围大量热量。它不仅制冷能力更强，还因为液体本身能流动传热，一举解决了传统固态材料“造得出冷、却送不走热”的工程难题，为高效、紧凑的冷却系统开辟了全新可能。

　　基于“溶解压卡效应”，团队设计出一套四步循环系统：加压升温→向环境散热→卸压降温→输送冷量，单次循环可实现每克溶液吸收67焦耳热量，理论效率高达77%，展现出优异的工程应用潜力。

　　该成果为下一代数据中心冷却技术提供了原创性方法，有望推动算力基础设施低碳运行。

　　(总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉)