近日，《Science》发表了北航侯慧龙副教授关于《Fatigue-resistant high-performance elastocaloric materials made by additive manufacturing》的论文。该论文详细介绍了由增材制造的新型制冷材料——抗疲劳、高性能镍钛合金。该制冷材料可以对长寿命、高性能的金属制冷剂进行独特的微观结构控制，解决了应力制冷材料的热力滞后问题，展示增材制造在优化固态制冷技术的潜力。

 增材制造的镍钛合金具有高效热力学性能，能够利用“工艺-微结构-属性-性能”的策略和粉末激光定向能量沉积技术中的局部熔融和快速冷却的特点，调节粉末的比例达到近共熔成分混合，实现在二元合金基体中镶嵌富镍的金属间化合物的纳米复合微结构。其所获得的应力制冷材料在准线性应力-应变行为中展现出极小的应力滞后，相比于通常的情况，其材料效率提高了4到7倍，并且在一百万次循环中拥有可重复的应力制冷性能。

图一：A. 粉末激光定向能量沉积技术示意图；B. 镍钛合金相图；C-H. 作为范例展示，获得了柱状、管状和蜂窝状结构；F. 等温加载时各材料行为的对比；G. 绝热加载时各材料行为的对比；H. 各材料的滞后特性和效率的对比。

图为增材制造抗疲劳、高性能应力制冷材料的示意图。

（右上）粉末送料机用以提供粉末并加以混合，形成近共熔成分；激光在聚焦时提供能量；（中间）混合的粉末在激光的作用下熔融，形成局部熔池；随着局部熔池的不间断移动，构件的不同部位依次形成；（背景）作为范例展示，蜂窝状构件的形状和高度依次形成。

 该镍钛合金的增材制造工作是侯慧龙副教授以第一作者身份在美国马里兰大学与其合作者共同完成，获得了美国能源部高级能源研究计划署、美国能源部先进制造办公室、美国能源部科学办公室、美国国家科学基金会等的资助。后续的工作将在北京航空航天大学完成，服务并满足我国在航空航天飞行器等特种制冷技术领域的重大需求。

 链接：空调和制冷每年消耗的电力资源占全世界电量的五分之一左右。近些年来，各国在制冷技术的研发的投入工作都非常大，更高效、更环保的制冷技术得到了迅猛发展。其中，固态制冷技术（包含磁热制冷、机械热制冷和电热制冷及其他）近年来，也得到了大家的广泛关注。而应力制冷技术诞生于2012年的美国马里兰大学，因其巨大的潜热效能，美国能源部在2014年把应力制冷技术列为取代蒸气压缩式制冷的17种可选技术之首。

 应力制冷（或称为弹热制冷）是机械热制冷的形式之一，是通过施加或移除外应力场，可逆地改变材料的晶体结构对称性，引起材料放热和吸热。然而应力制冷材料的热力滞后一直约束着制冷系统的效率，并对制冷性能的长期稳定性有很大的影响，这个问题一直未能得到解决。