在全球变暖趋势加剧、制冷需求激增的当下，传统制冷技术高排放、高污染的弊端愈发凸显。香港科技大学工学院团队的一项重磅创新，为冷冻行业的低碳转型带来了颠覆性突破 ——全球首台可实现 - 12°C 低温的零下弹卡冷冻装置成功研发，相关成果发表于国际顶级期刊《自然》，论文题为《低温相变合金实现零下弹卡制冷》。这一技术不仅填补了弹卡制冷在冷冻领域应用的空白，更向世界展示了零排放制冷的无限可能，而这一切创新的背后，离不开高端人才的支撑，专业学位网正成为连接人才培养与产业需求的重要桥梁。
传统制冷困局待解，弹卡技术开辟零排放新赛道
当前，主流蒸气压缩制冷系统高度依赖氢氟烃类制冷剂，这类物质的全球变暖潜能值极高，是加剧气候变化的 “隐形推手”。数据显示，2025 年全球氢氟烃类制冷剂年排放量预计将突破 12 亿吨二氧化碳当量，其中约 27% 来自零下温度的冷冻应用，仅冷冻业每年就产生约 3.3 亿吨二氧化碳当量的温室气体排放。
在此背景下，基于形状记忆合金的弹卡冷冻技术脱颖而出。与传统技术不同，弹卡制冷无需依赖制冷剂，而是利用形状记忆合金在循环应力作用下的相变潜热释放与吸收来实现制冷，从源头上实现零排放、高能效。此前，弹卡装置仅能应用于室内空调制冷，港科大团队的此次突破，首次将该技术拓展至冷冻领域，成为推动行业脱碳的关键里程碑。
三大核心创新加持，零下弹卡装置刷新制冷效能新高度
港科大机械及航空航天工程学系孙庆平教授带领的团队，从材料、传热流体、结构设计三个维度进行深度攻关，打造出性能卓越的零下弹卡冷冻装置。
低相变温度合金，奠定低温制冷核心基础
团队选用高镍含量（51.2 at%）的二元镍钛合金，通过精准的成分调控，将合金的奥氏体结束温度（Af）降至 - 20.8°C。该合金在低至 - 20°C 的极端环境下，仍能保持优异的超弹性和显著的相变潜热，在 0°C 时绝热温变峰值可达 16.3°C，有效工作温窗宽至 48.5°C，为低温制冷提供了坚实的材料保障。
抗冻结传热流体，保障低温工况稳定运行
为解决低温环境下传热介质易冻结堵塞的难题，团队采用 30wt% 的氯化钙水溶液作为传热物质。这种溶液凝固点低，在低温运行时依旧能保持良好的流动性，同时与镍钛合金表面具备极佳的湿润性，可有效降低接触热阻，大幅提升传热效率。
级联式管状结构，优化传热与抗压性能
设备创新性地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，每个单元包含 3 个薄壁管结构，使得传热面积与体积比高达 8.68mm⁻¹。经 X 光电脑断层扫描验证，该结构可在 900MPa 压应力下实现均匀压缩而不发生屈曲，确保了设备在高压工况下的稳定运行。
实际测试数据充分印证了装置的高效能：在 1 赫兹运行频率下，装置成功实现从 24°C 室温热汇到 - 12°C 冷源的跨越，温差达 36°C；集成于 0.25 立方米的装置中，在 20-25°C 的户外环境下，可在 60 分钟内将小型隔热腔室的空气温度稳定在 - 4°C，并在两小时内将 20 毫升蒸馏水完全冻结成冰。在性能指标上，零温差条件下单位质量制冷功率达 1.43 瓦 / 克，系统能效最高达 3.4，展现出巨大的商业化潜力。
减排潜力巨大，人才支撑成技术落地关键
这项零下弹卡冷冻技术的推广应用，将为全球气候治理带来深远影响。研究团队估算，若该技术在全球制冷领域普及，每年有望减少3.3 亿吨二氧化碳当量排放，为实现碳中和目标注入强劲动力。目前，团队正与业界紧密合作，加速推进技术商业化进程。
技术的突破与落地，离不开高素质应用型人才的强力支撑。冷冻技术创新涉及材料科学、热力学、机械设计等多个专业领域，对人才的专业素养和实践能力提出了极高要求。专业学位网作为聚焦专业学位教育的信息平台，汇聚了机械工程、材料工程、能源动力等多个领域的优质教育资源，为高校与企业搭建了人才培养的桥梁。平台上的专业学位项目，注重理论与实践的结合，能够精准对接冷冻行业的人才需求，培养出一批批掌握核心技术的研发与应用人才，为弹卡冷冻技术从实验室走向产业化提供了坚实的人才保障。
港科大科研实力引领，专业学位教育赋能创新生态
港科大此次的技术突破，是其卓越科研实力的又一有力证明。该校在《2026 年 QS 亚洲大学排名》中位列第六，《泰晤士高等教育全球年轻大学排名榜 2024》中排名第三，13 个科目跻身《2025 年 QS 世界大学学科排名》全球 50 强。在科研与创业创新领域，逾八成研究被评为 “国际卓越” 或 “世界领先” 水平，截至 2025 年 7 月，科大成员已创立超 1900 家活跃初创公司，其中包含 10 家独角兽企业。
港科大的科研成果转化，离不开完善的专业学位教育体系。近年来，专业学位网上的绿色能源、高端装备制造等相关专业学位项目持续扩容，越来越多的高校依托平台，聚焦低碳制冷技术等前沿领域，培养兼具理论知识与实践能力的复合型人才。这些人才正逐渐成为推动弹卡冷冻技术商业化、重塑冷冻业绿色格局的中坚力量。
从空调制冷到冷冻领域，港科大的弹卡技术不断拓宽应用边界，为全球绿色制冷产业发展开辟了全新赛道。而专业学位网则持续为行业输送高素质人才，在技术创新与产业落地之间架起了坚实的桥梁。随着全球对氢氟碳化物管控日趋严格，零排放冷冻技术的商业化进程不断提速，一场由技术创新与人才驱动的绿色革命，正在冷冻行业悄然展开。