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  目前全球十多億臺制冷設(shè)備基本還在應(yīng)用蒸汽壓縮制冷，但制冷效率低。蒸汽壓縮已經(jīng)接近熱力學(xué)極限，很難再有提升的空間。而現(xiàn)如今，制冷占家庭用電量的20%，氣體壓縮制冷技術(shù)存在制冷劑泄漏的風(fēng)險，加劇全球變暖。彈熱制冷材料溫度變化大，能效高，曾被美國能源部評價為最有希望替代蒸汽壓縮制冷的固態(tài)制冷技術(shù)。其主流驅(qū)動方式以拉伸驅(qū)動、壓縮驅(qū)動、彎曲驅(qū)動等為主，然而，此類方案難以較為全面地兼顧高彈熱溫度、低驅(qū)動力和滯后、高相變均勻性和較高疲勞耐久。如何能夠兼顧各方面性能優(yōu)勢，實現(xiàn)較理想的彈熱制冷設(shè)計，是此領(lǐng)域目前面對的問題。

圖1(a) 加捻和解捻作用下，單根（左）和多根（右）NiTi線材的彈熱循環(huán)的示意圖。步進電機夾持NiTi線材或線材束的一端并旋轉(zhuǎn)以誘導(dǎo)加捻，將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體并伴隨有熱量的產(chǎn)生。反向旋轉(zhuǎn)則解開纖維，使馬氏體恢復(fù)為奧氏體，并從環(huán)境中吸熱。(b) 平均絕熱溫度變化在不同根數(shù)NiTi線材下的加捻密度的函數(shù)（實線），以及單根NiTi線材不同拉伸應(yīng)變的函數(shù)。(c) 由拉伸和加捻循環(huán)產(chǎn)生的NiTi線材的滯回環(huán)比較。(d) 通過加捻NiTi線材獲得的材料能效比(COP)和負絕熱溫度變化與其他文獻報道的NiTi形狀記憶合金(SMAs)的彈熱制冷策略的比較。

圖2(a)在不同根數(shù)NiTi線材的加捻循環(huán)中及拉伸循環(huán)中，在不同平均負絕熱溫度變化中的滯后功。(b) NiTi線材在加捻非線性應(yīng)力下的彈熱制冷和單一NiTi線材在拉伸彈熱制冷中在不同絕對溫度下的材料COP。虛線表示COP_Carnot曲線。環(huán)境溫度為296.5 K。(c) 在NiTi線材的加捻和解捻過程中奧氏體相分數(shù)隨加捻密度變化。(d) 在拉伸和加捻過程中加熱單根NiTi線材時表面溫度沿線材長度的溫度分布圖。 (e) 加捻1根和3根NiTi線材的熱像圖和有限元模擬應(yīng)力分布圖。線材長度為45mm。

圖3(a) 1-根NiTi線材在不同負絕熱溫度變化下加捻/解捻（上）與拉伸/松弛（下）循環(huán)壽命（柱狀圖）的比較。(b) 200個加捻/解捻或拉伸/松弛循環(huán)期間的扭矩-加捻密度曲線（上部）和應(yīng)力-應(yīng)變曲線（下部）。(c) 循環(huán)次數(shù)對殘余加捻百分比（右）和殘余應(yīng)變百分比（左）的關(guān)系。 (d) 在0.05 turns/mm加捻5415次（上部）和7%應(yīng)變拉伸1087次（下部）的疲勞斷裂表面。(e) 在加捻/解捻（上部）和拉伸/松弛（下部）循環(huán)期間奧氏體（110）峰的半高寬（HWHM）的變化。(f) 不同彈熱制冷加載方法（拉伸、壓縮和加捻）的彈熱制冷性能（溫度跨度、滯后、驅(qū)動應(yīng)力、耐久性和材料COP）的比較。

圖4(a) 加捻非線性應(yīng)力驅(qū)動的彈熱制冷設(shè)備的運行循環(huán)示意圖。(1) 在NiTi線材中加捻產(chǎn)生熱量，加熱介質(zhì)流經(jīng)NiTi線材；(2) 加熱介質(zhì)流經(jīng)散熱器將熱量釋放到環(huán)境中；(3) NiTi線材解捻，制冷介質(zhì)流經(jīng)NiTi線材進行制冷；(4) 制冷介質(zhì)流經(jīng)熱源，完成一個加熱/制冷循環(huán)。(b) 加捻非線性應(yīng)力驅(qū)動的彈熱制冷裝置照片（左圖）、制冷組件的實物照片（中圖）和加捻線材在管中的示意圖（右圖）。(c) NiTi線材制冷組件的加熱和制冷工作循環(huán)的紅外圖像。 (d) 在NiTi線材通過加捻非線性應(yīng)力循環(huán)彈性加熱和制冷過程中，出口水溫度隨時間的變化。(e) 對不同長度的NiTi線材引入的加捻密度變化，以0.2- Hz的循環(huán)頻率，出口水平均溫差的變化。(f) 本研究中獲得的每牛頓驅(qū)動力的平均溫差和制冷功率與文獻中報道的不同類型彈熱制冷設(shè)備的比較。

圖5(a) 彈熱制冷裝置通過加捻非線性應(yīng)力的運行循環(huán)示意圖。1) 在NiTi線材中插入加捻產(chǎn)生熱量，加熱介質(zhì)流經(jīng)NiTi線材；2) 加熱介質(zhì)流經(jīng)散熱器將熱量釋放到環(huán)境中；3) NiTi線材解捻，制冷介質(zhì)流經(jīng)NiTi線材進行制冷；4) 制冷介質(zhì)流經(jīng)熱源，完成一個加熱/制冷循環(huán)。(b) 通過加捻非線性應(yīng)力的彈熱制冷裝置的照片（左圖）以及熱源組件的照片（中圖）和示意圖（右圖）。(c) NiTi線材制冷組件的加熱和制冷工作循環(huán)的紅外圖像。(d) 在通過加捻非線性應(yīng)力循環(huán)彈性加熱和制冷NiTi線材過程中，散熱器（紅色）和熱源（藍色）的出水溫度隨裝置運行時間的變化。制冷循環(huán)期間的出水溫度（灰色）也顯示出來。加捻密度為0.06 turns/mm，使用了280 mm長的再生器。(e) 在兩個串聯(lián)的280 mm長再生器制冷系統(tǒng)中，加捻密度對出水水平均溫差和產(chǎn)生的能量的影響；循環(huán)頻率為0.1 Hz。插圖顯示了在0.07 turns/mm時，冷熱兩側(cè)的溫度曲線，平均溫差為25.6 K。(f) 本研究中通過加捻非線性應(yīng)力的制冷裝置的設(shè)備COP和制冷裝置的溫差與文獻報道的彈熱制冷、磁制冷和電制冷熱泵的比較。（比例尺：20 mm）

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202407009

南開劉遵峰教授課題組誠招2025年博士后、特聘副研究員- 材料、化學(xué)、高分子、紡織與纖維、生物學(xué)、金屬、計算模擬

招聘內(nèi)容

1. 博士、博士后、特聘副研究員

2.學(xué)科方向: 材料學(xué)、化學(xué)、高分子、紡織與纖維、生物學(xué)、金屬、計算模擬等學(xué)科。

實驗室研究方向

1.高強韌纖維、智能材料。

2.人工肌肉、傳感器。

3.納米材料、柔性固態(tài)制冷等。

課題組網(wǎng)址：https://liuzunfeng.nankai.edu.cn

招聘要求

博士后崗位薪酬待遇

1.學(xué)校提供有競爭力的薪酬待遇，B檔25萬元+5萬元（天津市人才補貼），若入選“博士后創(chuàng)新人才支持計劃”等各類國家資助計劃，可兼得國家和學(xué)校支持，最高可享年薪共計55萬元人民幣（稅前）。詳情可參見：

https://chem.nankai.edu.cn/2021/0704/c24589a378805/page.htm

2.入站后學(xué)校認定中級專業(yè)技術(shù)職務(wù)，出站后學(xué)校頒發(fā)博士后證書。

3.入站后享受國家和天津市各項博士后政策，包括基金申請、出國項目申報等，學(xué)校鼓勵并支持申請博士后各類基金和人才項目；學(xué)校定期召開南開化學(xué)青年教師論壇，積極搭建學(xué)術(shù)交流平臺；經(jīng)導(dǎo)師和學(xué)校批準，在站期間可帶薪作為聯(lián)合培養(yǎng)博士后去國際頂尖研究機構(gòu)從事科學(xué)研究，為博士后營造良好的學(xué)術(shù)氛圍和成長環(huán)境。

4.可根據(jù)《南開大學(xué)青年教職工周轉(zhuǎn)住房管理暫行辦法》相關(guān)規(guī)定向?qū)W校申請周轉(zhuǎn)住房。 

5.本人子女入學(xué)（小學(xué)）、入托等享受學(xué)校事業(yè)編制教師待遇。 

6.博士后第二聘期結(jié)束前，工作業(yè)績突出者可通過崗位評審程序聘為南開大學(xué)教師、特聘副研究員。

應(yīng)聘方式 

1.請應(yīng)聘者將簡歷及相關(guān)證明材料（文章、成果情況等）通過郵件，以“應(yīng)聘崗位＋姓名”為主題發(fā)送至以下郵箱：liuzunfeng@nankai.edu.cn

2.將以郵件或電話的方式通知通過初選的應(yīng)聘者，前來參加本單位組織的筆試或面試。

劉遵峰教授簡介

劉遵峰，南開大學(xué)教授，國家杰出青年基金獲得者。研究方向為柔性智能高分子纖維材料，包括高強韌人造蜘蛛絲、人工肌肉、柔性電子、柔性制冷等。在 Science , Nat. Commun., Adv. Mater.等國際學(xué)術(shù) SCI 期刊上發(fā)表研究論文 100 余篇。其中2015年關(guān)于可拉伸導(dǎo)體的研究工作被美國《Discover Magazine》評選為2015年度全球TOP100重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)；2019年關(guān)于“扭熱制冷”的工作發(fā)展了逆轉(zhuǎn)制冷新方法，大幅提高了制冷效率；研發(fā)的水凝膠纖維人造蜘蛛絲強度與韌性性能接近天然蜘蛛絲；基于多種纖維材料等發(fā)展了多種智能織物。發(fā)展了基于零泊松比褶皺結(jié)構(gòu)的彈性導(dǎo)體，構(gòu)建了多層次協(xié)同作用的模擬神經(jīng)傳導(dǎo)、應(yīng)變傳感、驅(qū)動為一體的人工肌肉纖維。 多篇關(guān)于柔性健康監(jiān)測的文章被選為封面文章，受邀撰寫多篇綜述，授權(quán)中國專利8余項，在多個國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議做邀請報告40余次。

1. Xiang Zhou, Shaoli Fang, Xueqi Leng, Zunfeng Liu,* and Ray H. Baughman*. Power of the Fiber Twist. Acc. Chem. Res. 2021,https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00112

2. Run Wang^#, Shaoli Fang^#, Zunfeng Liu*, Ray H. Baughman* et al. Torsional refrigeration by twisted, coiled, and supercoiled fibers, Science, 2019, 366(6462): 216-221.  

3.Yuanyuan Dou, Zunfeng Liu* et al. Artificial Spider Silk from Ion-Doped and Twisted Core-Sheath Hydrogel Fibres, Nat. Commun, 2019, 10, 5293.  

4. Zunfeng Liu, Shaoli Fang*, Ray H. Baughman* et al. Hierarchically Buckled Fibers for Superelastic Electronics, Sensors, and Muscles, Science, 2015, 349(6246): 400-404 .

5. Kaiqing Yu, Xiaozhou Ji, Tianyu Yuan, Yao Cheng, Jingjing Li, Xiaoyu Hu, Zunfeng Liu*, Xiang Zhou*, Lei Fang* Robust Jumping Actuator with a Shrimp-Shell Architecture, Advanced Materials, 2021, 2104558

6. Tianjiao Jia, Zunfeng Liu* et al. Moisture Sensitive Smart Yarns and Textiles from Self-Balanced Silk Fiber Muscles, Adv. Funct. Mater, 2019, 29(18): 1808241 (1-12).