據(jù)央視新聞報道，近日，中國科學(xué)院金屬研究所李昺研究員團隊與合作伙伴在制冷技術(shù)領(lǐng)域取得重要突破——首次發(fā)現(xiàn)“溶解壓卡效應(yīng)”，有望為數(shù)據(jù)中心等高耗能算力基礎(chǔ)設(shè)施提供一種低碳、高效的新型冷卻方案。
在數(shù)字經(jīng)濟快速發(fā)展的當下，算力已成為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其背后伴隨的是巨大的能源消耗與散熱挑戰(zhàn)。
目前，數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)能耗約占其總用電量的40%。傳統(tǒng)壓縮機制冷不僅能耗高、排放量大，而且在處理高功率密度散熱時，換熱效率也面臨瓶頸。
研究團隊在實驗中發(fā)現(xiàn)，硫氰酸銨（NH?SCN）溶液在壓力調(diào)控下表現(xiàn)出顯著的熱效應(yīng)：加壓時鹽分析出并釋放熱量，卸壓后鹽分迅速溶解并強烈吸熱。
在室溫環(huán)境下，溶液溫度可在20秒內(nèi)下降近30℃，且在更高環(huán)境溫度下降溫幅度更為明顯，其性能遠超已知的固態(tài)相變材料。
這一現(xiàn)象被命名為“溶解壓卡效應(yīng)”。該效應(yīng)創(chuàng)新地將制冷工質(zhì)與換熱介質(zhì)合二為一：利用溶液自身的流動性實現(xiàn)高效傳熱，同時借助溶解與析出的物相變化提供可觀的制冷量，從而有望打破長期以來制冷領(lǐng)域“低碳、大冷量、高換熱”難以兼得的困局。
“壓卡效應(yīng)”可通俗理解為：擠壓一塊干燥海綿，其結(jié)構(gòu)被壓縮時會發(fā)熱；松開后海綿回彈，則會從周圍吸熱導(dǎo)致變涼。
這種依賴固體自身結(jié)構(gòu)變化的制冷方式雖然原理新穎，但存在傳熱慢、制冷量有限的問題。
而新發(fā)現(xiàn)的“溶解壓卡效應(yīng)”則類似擠壓一塊吸滿鹽水的濕海綿——擠壓時鹽水被擠出并放熱，松開時海綿重新吸入鹽水，此過程能快速、大量地從周圍環(huán)境中吸收熱量。
基于該效應(yīng)，研究團隊設(shè)計出一套四步循環(huán)系統(tǒng)：加壓升溫、向環(huán)境散熱、卸壓降溫、輸送冷量。單次循環(huán)中，每克溶液可實現(xiàn)吸收67焦耳熱量，理論效率高達77%，顯示出良好的工程應(yīng)用前景。
這項成果為下一代數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)提供了原創(chuàng)性思路，有望助力算力基礎(chǔ)設(shè)施向更低碳、更高效的方向運行。
