如果德国和日本联合研究项目能够走出实验室并扩大规模，数据中心冷却可能会变得更加经济实惠和可持续。

来自卡尔斯鲁厄理工学院和筑波大学的研究人员周五在《自然·能源》杂志上发表了一篇论文，讨论了他们在固态冷却技术方面取得的成功，该技术完全不需要电力输入，并且在实验室实验中仍能展示出温度降低的效果。

对于不熟悉固态冷却的人来说，它是传统压缩冷却的更可持续替代方案，传统压缩冷却依赖对环境有害的制冷剂和大量电力。

一些固态系统不是通过压缩和膨胀气体来产生冷量，而是依靠热电材料，在通电时能产生温差。

热电固态冷却系统可以非常小，但正如研究人员指出的，它们仍然需要能源，而且效率仅为现代压缩冷却系统的四分之一。

于是出现了弹性热冷却，它依赖于形状记忆合金，这些合金在机械加载和卸载时通过相变改变温度。KIT和筑波大学团队实验的正是这种材料和方法。

与其他形式的固态冷却一样，弹性热系统传统上需要电力来改变其使用的形状记忆合金，依赖的致动器可能变得相当大。

研究人员想要开发的是一种微型化的弹性热冷却，完全不需要电力，而是依靠要冷却物体（例如计算机处理器，正如他们在论文中提到的）产生的废热。根据他们的演示，这似乎已经奏效。

研究人员使用了一对超薄镍钛箔用于他们的弹性热系统，其中一片箔在受热时收缩，产生运动并转化为机械能，充当自身的致动器。

这种机械能传递给第二片箔，第二片箔被加载和卸载以触发产生冷却效果的相变。

实验室测试表明，他们的技术不仅在理论上可行，而且实际上也有效——尽管程度有限。

团队在报告中表示：“我们的原型在制冷剂薄膜层面实现了12.9 K的温差，在设备层面实现了4.0 K的温差，采用焦耳热驱动，温度为86°C（187°F）。”

当受到130°C（266°F）的外部热源作用时，系统仍能保持2.2 K的设备级温差——虽然不大，但仍表明该设备即使在其最基本的单对薄膜层面也能工作。

KIT博士生、论文第一作者萧奕廷在大学发布的新闻稿中谈到该项目时说：“对我们来说，决定性时刻是第一次看到可测量的冷却效果，实际上是由热驱动系统产生的。这向我们表明，这一原理不仅在纸面上有效。”

随着无电力微型化冷却概念得到验证，团队计划建造更大的实验装置以优化冷却性能。无电力和无水的冷却设计来得正是时候。

用于为数据中心等设施供电和冷却的能源消耗正在上升，这些设施的水足迹也在增加，部分原因也与冷却有关。

再加上气候变化，为电子设备和人员降温只会更加令人担忧——根据IRENA的数据，供暖和制冷合计目前占全球与能源相关的二氧化碳排放量的40%以上。

解决数据中心的能源和水问题在很大程度上与如何保持系统冷却有关，虽然这项研究仍处于起步阶段，但它可能对减少科技行业的能源足迹做出宝贵贡献。

KIT ZEco热实验室负责人徐静远表示：“我们相信这只是开始，该实验室致力于零排放和环保的供暖与制冷技术。

通过扩大这项技术的规模，我们的目标是开发利用丰富热源进行可持续冷却的紧凑型冷却系统。”®