美國約翰斯·霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室與韓國三星電子聯(lián)手，在固態(tài)制冷技術(shù)上實(shí)現(xiàn)歷史性突破——制冷效率比傳統(tǒng)技術(shù)提升100%，而且完全無需制冷劑，每個(gè)制冷單元僅用一粒沙子大小的材料！ 這項(xiàng)成果已于2025年5月21日發(fā)表在國際權(quán)威期刊《自然·通訊》上，人類告別壓縮機(jī)制冷時(shí)代的序幕或許已經(jīng)開始拉開。

這技術(shù)到底有多厲害？

一句話概括：用電子搬運(yùn)熱量，比傳統(tǒng)空調(diào)效率翻倍。傳統(tǒng)空調(diào)靠壓縮機(jī)壓制冷劑，這技術(shù)直接讓電子在納米材料里當(dāng)"搬運(yùn)工"，靜悄悄地把熱量從室內(nèi)搬到室外。

傳統(tǒng)制冷有什么缺陷？

三大硬傷：笨重（壓縮機(jī)大如冰箱）、耗電（效率只有理論值一半）、污染（制冷劑是超級(jí)溫室氣體，比二氧化碳厲害4000倍）。熱電制冷就像蒸汽機(jī)年代突然出現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)。

"電子搬熱量"聽起來很玄，到底怎么工作？

你可以想象一下螞蟻搬家——給納米材料通電，電子就像無數(shù)勤勞的螞蟻，把熱量一點(diǎn)點(diǎn)從冷端搬到熱端。關(guān)鍵是道路（材料結(jié)構(gòu)）設(shè)計(jì)得特別巧妙，螞蟻跑得飛快，還不走回頭路。

"一粒沙子大小材料"是什么概念？

一個(gè)模塊只要0.003立方厘米的超薄膜，厚度只有25微米（頭發(fā)絲的四分之一）。一臺(tái)傳統(tǒng)空調(diào)制冷劑要幾公斤，而這個(gè)可能只要幾克——整整減少了3個(gè)數(shù)量級(jí)！

為什么以前做不到，現(xiàn)在突然就行了？

核心突破是"CHESS結(jié)構(gòu)"——就像搭積木一樣，在納米尺度精確控制每一層材料的厚度和成分，粗制濫造變成了精工細(xì)作，每個(gè)原子都找到了自己的位置。

什么時(shí)候我們能用上這種"未來空調(diào)"？

遵循"從小到大"規(guī)律：近期（1-3年）可能先用在車載冰箱、醫(yī)療設(shè)備上；中期（5-8年）可能擴(kuò)展到便攜空調(diào)；遠(yuǎn)期（10年后）可能會(huì)進(jìn)入家庭空調(diào)、大型建筑空調(diào)。畢竟任何革命性技術(shù)都需要時(shí)間成熟。

成本會(huì)不會(huì)很嚇人？

初期估計(jì)會(huì)很貴，但它也有兩大成本優(yōu)勢(shì)：材料用量是傳統(tǒng)的千分之一，制造工藝跟生產(chǎn)LED一樣成熟。就像早期液晶電視貴得離譜，現(xiàn)在比CRT還便宜。

這技術(shù)有什么局限性？

最大挑戰(zhàn)是"單兵作戰(zhàn)能力有限"——目前單個(gè)模塊制冷功率還不夠大，家用空調(diào)需要幾千個(gè)模塊協(xié)同工作，這正是規(guī)模化生產(chǎn)要解決的問題。

對(duì)環(huán)境保護(hù)意義有多大？

零制冷劑、零機(jī)械磨損、超低能耗——如果大規(guī)模應(yīng)用，全球制冷行業(yè)的碳排放可能減少一半以上。這不只是技術(shù)進(jìn)步，更是環(huán)境拯救。

這項(xiàng)技術(shù)的最大意義不在于立即顛覆空調(diào)市場(chǎng)，而在于為制冷行業(yè)開辟了一條全新賽道。正如鋰電池從手機(jī)電池發(fā)展到電動(dòng)汽車，固態(tài)熱電制冷也將從精密設(shè)備走向千家萬戶。

在人類與全球變暖的較量中，我們可能終于找到了一個(gè)既節(jié)能又環(huán)保的制冷武器。

參考文獻(xiàn)： Ballard, J., Hubbard, M., Jung, S. J., et al. (2025). Nano-engineered thin-film thermoelectric materials enable practical solid-state refrigeration. Nature Communications, 16, 4421. https://doi.org/10.1038/s41467-025-59698-y