数据中心制冷有望变得更便宜、更环保。德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)与日本筑波大学的研究团队合作,开发出一种完全不需要电力的固态制冷技术,并在实验室中成功验证,相关成果发表在国际期刊《自然·能源》(Nature Energy)上。

传统数据中心制冷依赖压缩制冷,不仅能耗高,还要使用对环境有害的制冷剂。固态制冷被视为更可持续的替代方案,但以往主流的热电固态制冷虽然可以把体积做得很小,依然离不开电力驱动,且效率只有压缩制冷的四分之一左右。
这次德日团队采用的是一种名为“弹卡制冷”(elastocaloric cooling)的技术路径,核心是形状记忆合金——这类材料在机械加载和卸载的过程中,会通过相变改变自身温度。真正的突破在于,他们不再用电来驱动致动器,而是用两片超薄镍钛合金箔实现“自驱动”:其中一片受热收缩,把热能转化为机械能充当致动器,将力量传递给另一片箔;第二片箔在加载与卸载的循环中触发相变,从而产生制冷效果。换句话说,制冷系统直接利用被冷却物体(比如计算机处理器)自身散发的废热来工作。
论文第一作者、KIT 博士生萧翊庭(Yi-Ting Hsiau)表示:“决定性的一刻,是我们第一次看到由热驱动系统真正产生出可测量的制冷效果,这说明原理并不只是停留在纸面上。”
实验室原型已经证明方案可行。研究团队报告称,在 86°C 的焦耳热驱动下,原型在制冷膜层实现了 12.9K 的温降,器件层面为 4.0K;即使外部热源高达 130°C,器件仍能维持 2.2K 的温降。虽然幅度有限,但足以证明这项“无电、无水”的冷却思路走得通。
当前,数据中心为供电和制冷消耗的能源不断攀升,水足迹也随之扩大,叠加气候变化压力,无电无水的冷却方案正当其时。研究团队下一步将建造更大规模的实验装置,进一步优化冷却性能,为未来规模化应用铺路。







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