全球冷冻业迈向零排放的关键技术突破

香港科技大学工学院团队成功研发出全球首台能够实现低至-12°C的零下弹卡冷冻装置，标志着绿色冷冻技术进入全新发展阶段。这项突破不仅扩展了弹卡冷冻技术的应用范围，更为全球冷冻业的低碳转型提供了切实可行的解决方案，对应对气候变化具有深远意义。研究成果已发表于国际权威期刊《自然》，彰显其科学价值与影响力。

弹卡冷冻技术的核心优势与行业需求

弹卡冷冻技术基于形状记忆合金的相变潜热释放与吸收原理，实现零排放、高能效的制冷效果。与传统蒸气压缩制冷系统依赖高全球变暖潜能值制冷剂不同，该技术无需使用有害化学物质，从根本上消除了制冷剂泄漏导致的温室气体排放问题。随着全球制冷需求持续增长，冷冻业占全球电力消耗比例居高不下，现有弹卡装置仅适用于室内空调制冷，因此将其扩展至冷冻业应用成为行业脱碳的迫切需求。

零下弹卡冷冻装置的技术创新细节

科大团队通过材料、流体与结构的三重优化，实现了弹卡冷冻技术的低温突破。在材料方面，团队选用高镍含量的二元镍钛合金，通过成分调控将奥氏体结束温度降至-20.8°C，使合金在低温环境下仍保持优异超弹性与显著相变潜热。传热流体采用30wt%氯化钙水溶液，其低凝固点特性确保低温运行时流动性，避免冰晶堵塞，同时提升传热效率。装置采用级联式管状结构设计，扩大传热面积与体积比，在900MPa压应力下实现均匀压缩，确保系统稳定运行。

装置性能实测与环保效益评估

在户外20°C至25°C环境测试中，该桌面型装置成功实现从室温热汇约24°C到冷源温度-12°C的36°C温差跨越，首次在弹卡冷冻领域录得摄氏零度以下冷源温度。装置将小型隔热腔室内空气温度在60分钟内稳定在-4°C，并在两小时内完全冻结20毫升蒸馏水，证明其高效冷冻能力。性能指标显示，在零温差条件下，单位质量制冷功率达每克1.43瓦，系统能效最高达3.4，展现显著能效潜力。研究估算，若该技术在全球制冷领域广泛应用，每年可减少约3.3亿吨二氧化碳当量的温室气体排放，为应对气候变化作出实质性贡献。

技术商业化前景与行业影响分析

研究团队负责人孙庆平教授指出，这项成果展示了弹卡冷冻技术大规模应用的潜力，团队正与业界合作推动商业化进程。随着全球对氢氟碳化物管控趋严，这项零排放、低耗能技术有望重塑冷冻业格局，为碳中和目标提供关键技术支撑。未来将通过优化材料、工艺与系统设计，进一步提升效率、功率密度和成本竞争力。潘乐陶气候变化与可持续发展研究中心主任陆萌茜教授强调，此次突破是中心应对气候变化的重要进展，实践了为全球可持续发展提供解决方案的使命。

研究支持与学术延续性

该项目获香港研究资助局、创新科技署及深港合作项目重点支持，是孙庆平教授团队一年内再度于《自然》发表研究成果。团队去年首次发表千瓦级弹卡制冷空调装置研究，此次零下弹卡冷冻装置的开发延续了其在绿色制冷领域的领先地位，为冷冻业脱碳开辟了新路径。