我國學者成功研制具有龐彈熱效應的NiMnTiB多晶塊體合金

　　在國家自然科學基金項目（批準號：51822102，51731005，51527801）等資助下，北京科技大學新金屬材料國家重點實驗室從道永、王沿東教授團隊和西班牙巴塞羅娜大學、美國阿貢國家實驗室開展合作研究，發現了NiMnTiB多晶塊體合金的龐彈熱效應。研究成果以“Colossal Elastocaloric Effect in Ferroelastic Ni-Mn-Ti Alloys”（鐵彈Ni-Mn-Ti合金的龐彈熱效應）為題，于2019年6月26日發表在Physical Review Letters （PRL）（《物理評論快報》）上，論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.255703。

　　在全球氣候變暖的大背景下，制冷對現代生活變得日益重要。目前廣泛采用的氣體壓縮制冷技術能效低且對環境產生有害氣體。基于應力誘發馬氏體正（逆）相變放（吸）熱的固態彈熱制冷對環境友好、節能高效，已成為最有希望取代傳統氣體壓縮的新型制冷技術。彈熱制冷的實施依賴于高性能彈熱材料的研制，彈熱制冷能力與彈熱材料的質量成正比。目前最大的彈熱效應存在于原型形狀記憶合金NiTi，但大彈熱效應（絕熱溫變約25K）多發現于小尺寸薄膜、細絲等，不適合大規模彈熱制冷應用。研制具有大彈熱效應、易于大規模制備的多晶塊體合金一直是彈熱材料研究領域的一大挑戰。

　　從道永、王沿東教授團隊及合作者采用“相變前后晶胞體積變化越大相變熵變越大”的設計思路，并利用硼微合金化強化晶界克服合金晶界脆性，設計并研制出具有龐彈熱效應的NiMnTiB多晶塊體合金。該合金的絕熱溫變高達31.5K，等溫熵變高達45J/kgK，彈熱性能遠超過原型NiTi合金，其絕熱溫變為所有固態制冷材料絕熱溫變最高值。在成本低廉、易于制備的多晶塊體合金中發現如此大的彈熱效應，對推動高效環保彈熱制冷新技術的工程化應用，具有極為重要的價值。此外，該研究工作對于鐵彈材料中巨熱效應（Giant caloric effect）的深入認識也有啟發作用。