現代社會對製冷空調需求龐大，但傳統壓縮製冷系統高耗能，所使用的化學製冷劑亦會加劇溫室效應及破壞臭氧層。科技大學研究團隊近日取得重大科研突破，成功研發出全球首台零衰減「彈卡」製冷裝置，採用新型抗疲勞固態製冷劑，循環運行超過100萬次仍維持效能穩定，預計實際應用壽命可超過10年，有望革新全球環保降溫技術，推動綠色可持續發展。

打破傳統疲勞瓶頸　百萬次循環效能零衰減

「彈卡」製冷是一項利用形狀記憶合金在受力時產生可逆相變以吸熱和放熱的綠色技術，一直被視為取代傳統高污染製冷劑的理想方案。然而，現有「彈卡」系統普遍採用商業鎳鈦合金（NiTi），材料在長期反覆相變中容易出現功能疲勞，導致製冷效能隨時間明顯衰退，嚴重阻礙技術的實際應用。

為克服這項技術瓶頸，由科大機械及航空航天工程學系講座教授孫慶平帶領的研究團隊，將先進形狀記憶合金與創新器件工程深度結合，成功研製出零衰減「彈卡」製冷裝置。

測試顯示，該裝置在經歷100萬次循環運行後，仍能穩定輸出400瓦製冷功率及41開爾文溫跨（即41°C溫度差距），性能毫無衰退。在加速疲勞測試中，新型材料更在一億次循環後維持卓越效能，估計於實際場景中可穩定運作超過10年。

三大技術創新：新型合金配雙層翅片結構

團隊成功解決材料疲勞與結構穩定性兩大關鍵難題，主要歸功於三大核心技術突破：

抗疲勞形狀記憶合金：研發出全新的四元TiNiCuCo形狀記憶合金，相較傳統NiTi合金，能於長期反覆循環中持續保持穩定的彈卡性能與潛熱交換。

高可靠性固態結構：設計並構建雙層翅片式製冷劑結構，不僅大幅提升換熱效率，更顯著增強抗屈曲能力，承受超過1,000萬次壓縮載荷。

結構緊湊耐用架構：進一步優化器件整體架構，減少約50%零部件數量，並將無效結構比例由15%大幅壓縮至5%，有效降低熱損失。

正研發新型空調系統　研究刊國際頂尖能源期刊

科大機械及航空航天工程學系講座教授孫慶平表示，儘管「彈卡」製冷技術的性能在過去10年已顯著提升，但長期運行的穩定性不足，一直是阻礙其實際應用的最大瓶頸。是次研究將先進的形狀記憶合金與創新的器件工程結合，成功突破材料與結構疲勞的難題，為此技術由實驗室邁向產業化奠定關鍵基礎。

團隊目前正利用這項技術開發全新空調系統，未來會持續提升效能、功率密度及成本競爭力，期望盡快將這項綠色、持久的降溫方案推向大眾市場。

是項研究由孫慶平教授及博士後研究員林宏陽博士共同擔任通訊作者，博士生李楊為第一作者，團隊成員亦包括李學師博士、蘇長豐及胡驥原。相關研究成果已於國際能源領域頂尖學術期刊《Joule》正式發表。