Chladicí prvek z lisovaných plátků nitinolu vydržel ve zkoušce sto milionů cyklů
Vědci z Hongkongu vyrazili z tenkého plechu slitiny niklu a titanu děrované plátky a naskládali je na sebe do trubky. Takový chladicí prvek podle práce v Science snesl v únavové zkoušce přes sto milionů stlačení a dodal 3 850 wattů chladicího výkonu na kilogram. Lisování je proti dosavadnímu řezání elektrickým výbojem víc než stokrát rychlejší.
Chladit se dá i bez chladicích plynů. Slitina s tvarovou pamětí se při stlačení ohřeje, přebytečné teplo odevzdá okolí a po uvolnění klesne pod původní teplotu. Říká se tomu elastokalorické chlazení a v laboratořích funguje dvacet let. Ven z nich se zatím nedostalo hlavně kvůli výrobě: tenkostěnné prvky z nitinolu, tedy ze slitiny niklu a titanu, se vyřezávaly drátovou elektroerozí. Je to pomalé, drahé a tenkostěnná trubka, která z toho vyjde, se při opakovaném stlačování trhá nebo se vybočením zhroutí.
Tým kolem Sun Čching-pchinga z Hongkongské univerzity vědy a techniky (HKUST) popsal 5. listopadu 2026 v časopise Science postup, který tenhle krok obchází. Z tenkého plechu nitinolu se lisují děrované plátky podobné včelí plástvi a ty se skládají na sebe do trubky. Autoři tomu v práci v Science (svazek 394, strany 670 až 675) říkají stamping and stacking, tedy lisování a skládání.
Co prototyp dokázal
Zkušební chladicí jednotka byla 30 milimetrů dlouhá a tvořilo ji dvě stě naskládaných plátků. Čísla, která z ní tým naměřil, shrnuje tabulka.
| Veličina | Naměřená hodnota |
|---|---|
| Délka chladicího prvku | 30 mm |
| Počet naskládaných plátků | 200 |
| Největší rozdíl teplot | 11,7 K |
| Měrný chladicí výkon | 3,85 W/g, tedy 3 850 W/kg |
| Cykly v únavové zkoušce | přes 108 |
| Rychlost lisování | 100 plátků za minutu |
Sto milionů cyklů je číslo, kterým se celá práce prodává. Zpráva školy ze 6. listopadu z něj odvozuje životnost přes deset let, ovšem s výslovnou výhradou, že za podmínek, při kterých se zkoušelo.
Proč se skládaná trubka neroztrhne
Rozdíl proti jednolité trubce je v tom, že skládaný prvek má mezi dvěma sty plátky sto devadesát devět rozhraní. Trhlina, která v jednom plátku vznikne, se na hranici dalšího zastaví a nepokračuje celou délkou. Právě podélné roztržení a vybočení byly podle autorů dvě poruchy, kterými dosavadní tenkostěnné tvary končily. Děrování má přitom ještě druhý účel: zvětšuje plochu, na které si kov vyměňuje teplo s pracovní kapalinou.
O kolik to zlevní, říkají dva texty jinak
Dva prameny téhož týmu to vyčíslují různě. Abstrakt práce v Science mluví o snížení výrobních nákladů o řád, tedy zhruba desetkrát. Tisková zpráva školy uvádí, že lisování vyjde proti drátové elektroerozi o 95 procent levněji, a to je dvacetkrát. V údaji o rychlosti se oba zdroje shodují: víc než stonásobek.
Kde obor stojí
Elastokalorické chlazení je jedna z cest k lednici bez plynného chladiva. Přehledová práce dvou autorů ze Si-anské univerzity Ťiao-tchung, vydaná v červenci 2026 v Chinese Physics B, uzavírá, že technická vyspělost těchto soustav se s běžným kompresorovým chlazením zatím srovnávat nedá: zaostávají v chladicím faktoru i v praktické použitelnosti a úzkými místy zůstávají únava materiálu, účinnost celé soustavy a přenos tepla. Hongkongská práce míří na to první a na cenu, zbylá dvě nechává otevřená.
Jinou odpověď na tutéž otázku hledají v Karlsruhe, kde prototyp napíná chladicí fólii teplem místo elektromotoru. Obojí má společné, že plynné chladivo nahrazuje pevná slitina a potíž se přesouvá do mechaniky.
Co bude dál
Hongkongský tým ohlásil, že se teď zaměří na přenos tepla, na úspornější pohon a na lepší slitiny. Na postup podal podle školy mezinárodní patentové přihlášky a výzkum platí hongkongská Rada pro financování výzkumu a program RAISe+ tamní komise pro inovace a technologie.
Je to jejich třetí výsledek za rok. V lednu 2026 popsali v Nature elastokalorický mrazák, který se dostal na minus dvanáct stupňů Celsia, v srpnu pak v Joule zařízení se slitinou NiTiCuCo, kterému podle nich chladicí výkon neklesá. Každá z těch prací řeší jiné úzké místo a ani jedna z nich nevyrobila lednici, kterou by šlo koupit.
Zdroje
- Su, Ch. a kol.: Stacked porous NiTi structure with low cost and ultrahigh fatigue life for elastocaloric cooling, Science 394, 670–675, 5. 11. 2026
- HKUST School of Engineering: HKUST Engineering Researchers Develop Low-Cost Elastocaloric Refrigerant Structure with Over 100-Million-Cycle Fatigue Life, 6. 11. 2026
- Wang, J.-X., Qian, S.: Review of elastocaloric cooling systems and their performance, Chinese Physics B 35, 077503, 1. 7. 2026
- Zhou, G. a kol.: Sub-zero Celsius elastocaloric cooling via low-transition-temperature alloys, Nature 649, 879–884, 14. 1. 2026
- A zero-degradation elastocaloric cooling device using fatigue-resistant refrigerant, Joule, srpen 2026