Свобода от фреона: российские учёные изобрели хладагент для холодильников в виде сплава

Физики из Томского государственного университета разработали специальный сплав, который сможет применяться как хладагент в холодильном оборудовании. Цикл работы такого устройства будет состоять из двух фаз — механической деформации материала и восстановления его прежней формы. В процессе сплав сильно охлаждается. По словам учёных, подобные материалы смогут в итоге заменить опасные для озонового слоя планеты охлаждающие фреоны.

Российские учёные из Сибирского физико-технического института Томского государственного университета нашли перспективную замену фреонам — веществам, которые широко применяются в качестве хладагента в холодильном оборудовании, но вредят окружающей среде. Физики выяснили, что альтернативой может стать сплав на основе никеля, железа и галлия, легированный кобальтом и бором.

Сплав может найти широкое применение в бытовых и промышленных холодильниках, тепловых насосах, микроэлектронных устройствах, а также использоваться для создания охлаждающих элементов микрочипов в компьютерах и мобильных телефонах. Об этом RT сообщили в пресс-службе института. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).

Как пояснила в комментарии RT главный научный сотрудник лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ, доктор физико-математических наук Елена Панченко, сегодня учёные ищут технические решения, которые позволят отказаться от использования фреонов при производстве холодильного оборудования.

«Помимо экологической безопасности, новые материалы для холодильников должны обладать высокой охлаждающей способностью в широком интервале рабочих температур и длительным сроком эксплуатации», — отметила Панченко.

Одно из наиболее перспективных направлений поисков — разработка особых сплавов, способных активно поглощать или отдавать тепло под воздействием или магнитного поля, или механической деформации. Например, в настоящий момент изучается возможность применять в этих целях сплавы Гейслера — тип сплавов, которые проявляют магнито- и эластокалорический эффекты. Это означает, что они могут поглощать тепло и охлаждать окружающую среду, восстанавливая своё исходное состояние после деформации. Однако практическое применение этих сплавов затруднено из-за их высокой хрупкости.

В новой работе учёные смогли решить эту проблему, легировав границы кристаллических зёрен сплава бором. Полученный материал легко деформируется при повышенных температурах и проявляет высокую пластичность.

«Это позволяет проводить различные термомеханические обработки сплава и получить заготовки необходимой формы с заданной структурой. Это большой шаг в сторону практического применения», — подчеркнула Панченко.

Физики также установили, что новый сплав обладает способностью отдавать и выделять тепло при изменении температур от -30°С до +300°С. То есть, под воздействием механической нагрузки специальная заготовка сначала деформируется, а после её отмены возвращает исходные размеры и охлаждает прибор, в котором используется.

На следующем этапе работы авторы исследования выяснят, сколько циклов механического воздействия способен выдержать материал без потери полезных свойств.