Only Perception: 無壓縮機的冰箱隱約現身未來

2008-08-09

無壓縮機的冰箱隱約現身未來

Compressor-free refrigerator may loom in the future
http://www.physorg.com/news137337164.html

August 07, 2008

根據賓州大（Penn State）研究者表示，冰箱與其他冷卻裝置也許有一天會失去它們的壓縮機與盤繞的管線並變成一種固體狀態。這些研究者正在研究某些鐵電聚合物（ferroelectric polymers）的電力誘熱（electrically induced heat）效應。

"這是開發一種電場製冷單元（refrigeration unit）的第一步，" Qiming Zhang（音譯：張齊民），電機工程特聘教授。"在未來，我們能展望一種平面冰箱。沒有蛇管（coils）、沒有壓縮機，只有具備適當熱交換器的固態聚合物。"

其他研究者正在探索磁場冷卻，但電力更加便利。

Zhang 與 Bret Neese，材料科學與工程畢業生，博士後研究 Baojin Chu 與 Sheng-Guo Lu；畢業生 Yong Wang 與研究助理 Eugene Furman 一同研究，觀察鐵電聚合物，那在室溫下於電場中展現出溫度交換。這些聚合物包括 poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene)（聚(雙氟亞乙烯--三氟乙烯)）以及 poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene)- chlorofluoroethylene（聚(雙氟亞乙烯--三氟乙烯)--氯氟乙烯），然而還有其他極性聚合物展現出同樣的效應。

傳統的冷卻系統 -- 冰箱或空調 -- 倚賴氣體的特性來冷卻，而且絕大部份的系統利用氣壓改變時氣體密度的改變來冷卻。所使用的冷卻劑（冷媒）不是對人有害就是對環境有害。Freon（氟利昂），fluorochlorocarbons（氟氯烴）的一種，因為它對於臭氧層的危害而被禁用，常被用來當作冷卻劑。現在，有各種冷卻劑可以利用了。不管怎樣，全都有問題，而且需要吃能源的壓縮機，還有許多加熱蛇管。

Zhang 的方法利用了某些極性聚合物的變化，當它置於電場時，會發生從混亂（disorganized）到整齊的改變。這些材料的自然狀態是混亂，有不同的分子隨機就位。當施以電流時，這些分子會變得高度有條理，而材料則散熱且變得比較冷。在電力關閉後，材料恢復成混亂的狀態且吸熱。

研究者在今天這一期的 Science 上報告這種材料的溫度變化約華氏 22.6 度。這種材料反覆再三的任意排列與整齊劃一與一適當的熱交換器結合，能提供廣泛的加熱與冷卻溫度。

"這些聚合物具有彈性而且能用來加熱與冷卻，故這裡有各種不同的可能應用，" Zhang 說，同時為 Penn State 材料研究所的教職員。

除了空調與與製冷單元外，應用能涵括各種服裝的加熱與冷卻，例如消防隊防火衣的冷卻、運動員、執法人員連指手套與鞋襪的加熱甚至是吉祥物（mascot，マスコット）與卡通角色服裝的冷卻。其他應用將會在電子學，在此少量的聚合物能有效冷卻變熱的電路板並讓封裝更緊密，也因此有更小的裝置。

※ 相關報導：

＊ Large Electrocaloric Effect in Ferroelectric Polymers Near Room Temperature
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/321/5890/821

Bret Neese, Baojin Chu, Sheng-Guo Lu, Yong Wang, E. Furman,
Q. M. Zhang
Science 8 August 2008: Vol. 321. no. 5890, pp. 821 - 823
DOI: 10.1126/science.1159655