香港科技大學研究團隊成功研發一種低成本、超耐久的「彈卡」製冷劑結構，測試顯示其可承受超過一億次循環，估算使用壽命逾十年。該成果已發表於國際學術期刊《科學》，為推動「彈卡」製冷技術邁向規模化應用奠定重要基礎。

低成本製冷結構如何突破耐用性難題？

全球製冷需求持續上升，傳統蒸汽壓縮製冷技術因耗能高且製冷劑加劇溫室效應，令發展可持續製冷技術變得日益迫切。科大團隊從蜂巢的多孔薄片堆疊結構取得靈感，研發出新型製冷劑結構，在測試中可持續運作逾一億次製冷循環。這種結構的製造方法顯著提升生產效率並降低製造成本，解決了現有技術生產成本高、加工效率低及反覆加載過程中出現疲勞破壞等問題。

「沖壓與堆疊」方法帶來哪些具體優勢？

為應對製冷劑結構需同時具備快速換熱、高機械可靠性和低製造成本的難題，孫慶平教授帶領的團隊開發出「沖壓與堆疊」方法，將形狀記憶合金薄片沖壓成多孔薄片，再逐片堆疊形成管狀結構。據新聞稿指出，該方法具有三大特點：第一，快速且低成本製造，沖壓工藝每分鐘可製作100片薄片，生產速度比電火花線切割提高逾100倍，製造成本降低約95%；第二，超高結構耐久性，多片獨立薄片逐層堆疊可有效阻止裂紋擴展，避免災難性縱向劈裂失效；第三，極佳製冷性能，研究團隊利用長30毫米、由200片薄片堆疊而成的製冷劑單元，構建原型機實現11.7開爾文溫跨及高達3.85瓦特每克的比製冷功率。

對香港綠色科技發展有何意義？

「彈卡」製冷利用形狀記憶合金的可逆相變，在反覆加載和卸載過程中吸收和釋放熱量，為傳統製冷技術提供極具潛力的固態替代方案。科大機械及航空航天工程學系講座教授孫慶平表示，製冷劑結構是決定「彈卡」製冷能否從實驗室原型機走向大規模生產製冷系統的關鍵因素。此次科大團隊的創新成果，為「彈卡」製冷劑結構的規模化生產提供切實可行的方法。

研究團隊後續發展方向

此外，這種堆疊式設計並不限於沖壓工藝，類似的製冷劑結構亦可透過激光切割或蝕刻等規模化生產方法製作。研究團隊下一步將提升製冷劑結構的換熱性能，並開發更高效能的驅動系統、高性能的形狀記憶合金材料等，以進一步提高「彈卡」製冷系統的能源效率和製冷能力。此研究獲香港研究資助局「策略專題研究資助金」及香港創新科技署「產學研1+計劃」支持，相關技術已申請多項國際專利，並推進產業化進程。是次創新成果為研究團隊於一年內取得的第三項重大突破，此前團隊已研發出全球首台能達到攝氏零下12度的綠色「彈卡」冷凍裝置及抗疲勞鎳鈦銅鈷記憶合金，分別刊於《自然》及《焦耳》期刊。