当前,算力已成为数字经济时代的重要基础设施,但高速增长也带来了更突出的能耗压力。数据显示,数据中心冷却系统的耗电量接近总用电量的四成,是能耗优化的关键环节。传统压缩机制冷方案面临多重限制:能耗高、碳排放大,在大功率散热场景下换热效率提升空间有限,越来越难以满足持续增长的冷却需求,技术突破迫在眉睫。 中国科学院金属研究所研究团队在实验中取得重要发现:硫氰酸铵溶液在压力变化下体现为显著热效应——加压时盐类析出并放热,卸压后盐类迅速溶解并强力吸热。在室温条件下,溶液温度可在二十秒内下降近三十摄氏度;在高温环境中,降温幅度更为明显,性能超过现有固态相变材料。研究团队将这个现象命名为“溶解压卡效应”。 这一发现的价值在于为制冷领域的长期难题提供了新的路径。固态相变材料虽具创新性,但普遍存在传热慢、制冷量受限等问题。“溶解压卡效应”将制冷工质与换热介质结合在同一体系中,利用溶液流动性实现高效传热,并通过溶解与析出过程传递出更大的冷量,从而在“低碳、大冷量、高换热”之间找到兼顾方案。 从工程应用看,基于该效应的四步循环系统已完成初步设计:加压升温、向环境散热、卸压降温、输送冷量。单次循环可实现每克溶液吸收六十七焦耳热量,理论效率达百分之七十七,显示出良好的工程潜力。这意味着新型冷却系统不仅制冷能力更强,还可借助液体流动提升换热效率,避免固态材料常见的“冷量产生了却难以高效传出去”的工程瓶颈,为高效、紧凑的冷却系统提供新的设计空间。 对数据中心等高耗能行业而言,这一技术突破具有现实意义。若实现产业化应用,有望降低数据中心运营成本与碳排放强度,推动算力基础设施向绿色、低碳方向升级,也与我国碳达峰、碳中和目标相契合,为数字经济的可持续发展提供支撑。
在全球加速布局绿色科技的背景下,“溶解压卡效应”的发现不仅为破解算力基础设施能耗难题提供了新的技术思路,也反映了基础研究对产业变革的推动作用。随着科技创新与可持续发展需求继续对接,这项从实验室走出的制冷技术探索,或将为未来数字基础设施的能效与形态带来新的变化。