传统制冷技术因高能耗与高排放问题，已成为可持续发展的障碍。香港科技大学团队成功研发全球首台无需制冷剂的绿色弹卡冷冻装置，实现了零下12摄氏度的制冷效果，为冷冻业的绿色低碳转型提供了切实可行的技术方案，有望从根本上改变行业格局。
智能速览
香港科大团队研发全球首台零下绿色弹卡冷冻装置。
该装置无需传统制冷剂，最低温可达零下12摄氏度。
创新之处在于材料、传热流体和制冷结构三方面的精心设计。
技术一旦普及，有望每年减少约3.3亿吨二氧化碳当量排放。
该技术为全球淘汰高GWP制冷剂提供了极具竞争力的备选方案。
精华内容
将弹卡冷冻技术推入零下温区，是一次对材料科学、热力学与机械工程极限的挑战。这项突破究竟是如何跨越材料、热管理与结构集成这“三重”难关的呢？
冷冻业的脱碳难题
据统计，全球氢氟烃类制冷剂的年排放量在2025年可能超过12亿吨二氧化碳当量，其中约27%来自零摄氏度以下的冷冻应用。传统制冷技术的高排放特性，使冷冻业的“脱碳”需求迫在眉睫。弹卡冷冻技术作为一种零直接排放的替代方案，虽然潜力巨大，但长期受限于只能用于高于零摄氏度的空调温区，无法触及冷冻市场核心。
零下“起舞”的合金
材料是实现零下制冷的首要挑战。传统形状记忆合金在零下环境会“失活”。研究团队选用高镍含量的二元镍钛合金，通过精准的成分调控，将其奥氏体结束温度成功降至零下20.8摄氏度。这种合金在零下20摄氏度时，仍能展现出优异的超弹性和显著的相变潜热，其有效工作温窗宽达48.5摄氏度，为实现零下制冷提供了强大的材料基础。
热管理与结构创新
在零下低温区，传热流体的选择极为苛刻。团队采用的氯化钙水溶液，兼具低凝固点、高流动性和良好的导热性，且与合金表面湿润性好，有效降低了接触热阻。在结构设计上，设备采用压缩式主动回热布雷顿循环，回热器由8个管状镍钛合金单元级联构成。这种级联式薄壁管结构扩大了传热面积，确保了制冷过程的稳定与高效。
重塑行业格局的潜力
一台体积为0.25立方米的桌面型原理样机测试结果显示，在1赫兹运行频率下，成功实现了从约24摄氏度室温到零下12摄氏度冷源的跨越。户外实测中，该装置在60分钟内将一个小型隔热腔室的空气温度稳定在零下4摄氏度，并在两小时内将20毫升水完全冻结成冰，证明了其高效冷冻能力。团队正积极推动技术商业化，若能广泛应用，将为全球气候目标的实现贡献重要力量。
这项技术从原理上验证了零排放冷冻的可行性，为全球制冷剂的淘汰提供了极具竞争力的“中国方案”。它不仅是一项科学突破，更预示着一条与地球生态和谐共生的制冷新路径。这项技术将如何落地应用，值得持续关注。
