从家用空调、冰箱的一样平常刚需，，，，，，甘肃祁连山矿业科技有限公司到工业生产中的冷却工艺、细密仪器的温度控制，，，，，，再到航空航天的特种制冷需求，，，，，，制冷手艺支持着全球 25%-30% 的电力消耗。。。。。。然而，，，，，，在这个看似成熟的领域，，，，，，科研职员却恒久深陷低碳、大冷量、高换热的“不可能三角”。。。。。。在热力学第二定律划下的红线眼前，，，，，，人类从未阻止过对热力学极限的试探与突围。。。。。。

克日，，，，，，中国科学院金属研究所李昺、北京高压研究中心李阔、西安交通大学钱苏昕和中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所童鹏研究团队在 Nature 揭晓效果。。。。。。

他们发明了基于硫氰酸铵盐（NH?SCN）水溶液的“消融压卡效应”，，，，，，即硫氰酸铵盐在压力调控下，，，，，，可通过消融和析出历程实现高效制冷：加压时盐析出放热，，，，，，卸压后盐消融吸热，，，，，，能在短时间内爆发显著温降，，，，，，室温下 20 秒内降温近 30℃，，，，，，且兼具低碳、高传热效率的优势，，，，，，为数据中心等领域的冷却手艺提供了新的解决计划。。。。。。

作为该领域的中坚实力，，，，，，李昺恒久从事新型制冷质料研究。。。。。。他坚持以大科学装置表征手艺为特色手段，，，，，，以展现深条理物理内在为主攻偏向，，，，，，意会“原理-质料-器件-系统”全立异链。。。。。。此前，，，，，，他曾发明并命名了“庞压卡效应”，，，，，，设计了首个压卡制冷原理样机，，，，，，并发明了熵变大幅优于原型质料 Gd?Ga?O?? 的铁磁性极低温磁制冷新系统。。。。。。

而这一次，，，，，，他将眼光投向了跨越固液界线的溶液系统。。。。。。

制冷范式的突围

人类现代制冷文明的基石，，，，，，恒久建设在蒸汽压缩手艺之上。。。。。。这一范式已统治工业界逾百年，，，，，，其焦点逻辑是通过压缩机对气体制冷剂举行周期性的“挤压”与“膨胀”，，，，，，使用气液相变历程中的潜热来搬运热量。。。。。。

这种方法虽然通过流体的对流实现了极高的换热效率，，，，，，但其误差在“双碳”时代愈发凸显。。。。。。一方面，，，，，，普遍使用的氟碳类制冷剂具有极高的全球变暖潜势，，，，，，对臭氧层和天气平衡组成一连威胁；；；；；；另一方面，，，，，，经由百年的工程压榨，，，，，，气体压缩的能效已迫近物理极限，，，，，，再难有质的突破。。。。。。

图 | 差别制冷手艺优弱点（泉源：上述论文）

为了寻找更绿色的替换计划，，，，，，科研界曾将眼光投向固态制冷手艺，，，，，，如磁卡制冷、电卡制冷、压卡制冷等。。。。。。这些手艺使用磁场、电场或压力驱动固体质料爆发相变，，，，，，从而爆发制冷效应。。。。。。固态制冷拥有重大的理论能量转换潜力且情形友好，，，，，，一度被视为下一代制冷手艺的希望。。。。。。

然而，，，，，，随着研究的深入，，，，，，固体质料撞上了一堵物理意义上的“南墙”——传热速率的自然瓶颈。。。。。。

“固体制冷工质质料的换热高度依赖于接触面的热传导，，，，，，这种方法极其低效。。。。。。”李昺诠释道，，，，，，“在微观标准上，，，，，，固体的声子传热效率远低于液体的对流换热。。。。。。这导致冷量往往被困在质料焦点，，，，，，无法实时溢出。。。。。。”

相比之下，，，，，，冰箱管路中的液体通过流动可以高效转达热量，，，，，，而固体质料仅能通过静态接触转达。。。。。。这就形成了一个制冷界的悖论：想要高冷量密度的质料（固体），，，，，，就得牺牲换热效率；；；；；；想要高效换热（流体），，，，，，就得面临古板工质的环保与能效瓶颈。。。。。。要在基于气液相变、固液相变或固固相变的古板框架内同时实现低碳、高效换热与高能量效率，，，，，，形成了一个难以逾越的“不可能三角”。。。。。。

基于此，，，，，，李昺团队最先探索一种能够同时兼顾古板气体压缩制冷的高效换热与固态制冷手艺的无排放及高效率的全新计划。。。。。。

突破这一僵局的灵感，，，，，，源于一次在实验室里的意外捕获。。。。。。

“着实是一个很是无意的时机，，，，，，”李昺回忆起谁人时刻，，，，，，“其时我们在研究硫氰酸铵固体的压卡效应，，，，，，无意间意识到该质料的消融可以吸收大宗的热量。。。。。。”

“这为我们翻开了新的思绪，，，，，，既然压力是驱动制冷历程的主要手段，，，，，，而消融历程同样可以被压力调控，，，，，，那么就有可能通过压力驱动消融与析出的可逆循环来实现制冷。。。。。。”他增补道。。。。。。

这一思绪也最终指导团队走向了溶液系统的研究。。。。。。在此基础上，，，，，，团队提出了“消融压卡效应”。。。。。。

在这种新机制中，，，，，，压力酿成了操控消融度的“开关”。。。。。。施加压力，，，，，，溶质像被挤干的海绵一样析出结晶，，，，，，释放热量；；；；；；卸压时，，，，，，晶体迅速重新消融入水，，，，，，通过破损晶格和氢键网络引发出重大的吸热潜能。。。。。。

最精妙之处在于，，，，，，这种制冷工质自己就是液态的。。。。。。它直接阻止了固态制冷中繁琐的“二次换热”历程——在固态制冷中，，，，，，你需要用水或其他流体去“搬运”固体爆发的冷量，，，，，，这中心爆发的界面热阻是效率的“杀手”。。。。。。而在消融压卡系统中，，，，，，制冷工质与换热介质实现了物理意义上的合二为一。。。。。。冷量在爆发的瞬间，，，，，，就保存于流动的液体中，，，，，，可以通过循环泵直接运送至终端。。。。。。

更具优势的是，，，，，，消融压卡手艺以水为溶剂，，，，，，水在室温下的比热容是所有常见物质中最大的。。。。。。这意味着，，，，，，单位体积的水溶液所能携带（或带走）的热量，，，，，，比古板气体压缩制冷剂要高得多。。。。。。因此，，，，，，在理论上，，，，，，它能以更少的工质流量实现更强的热传输能力，，，，，，为系统的高效率和紧凑化设计提供了物理基础。。。。。。

这种“制冷工质即换热介质”的特征，，，，，，不但让系统在室温下实现了高达 26.8 K 的重大温降，，，，，，也支持起该系统高达 77% 的热力学第二定律效率，，，，，，为高能耗算力中心等尖端散热场景开发了全新的物理领土。。。。。。

图 | 制冷性能评估（泉源：上述论文）

实验数据显示，，，，，，在常压室温情形下，，，，，，当卸压触发溶质消融时，，，，，，溶液的原位温降高达 26.8K（即 26.8℃）。。。。。。这一数字不但突破了固体压卡质料的换热温降通常小于 20K 的纪录，，，，，，更是现在全球已报道的新型制冷质料中的最高值。。。。。。

通过设计精妙的类卡诺循环，，，，，，单次循环实现 67 J/g 的冷量密度，，，，，，即每克溶液可吸收 67 焦耳的热量，，，，，，冷量输出能力远超古板固态压卡质料，，，，，，该系统测得的热力学第二定律效率高达 77%，，，，，，远高于蒸汽压缩制冷（约 30%-50%）和现有固态压卡制冷（约 50%-60%）。。。。。。

（泉源：上述论文）

热力学第二定律效率是权衡现实制冷循环靠近理想“卡诺循环”水平的指标。。。。。。100% 是物理定律的天花板，，，，，，代表无任何能量铺张。。。。。。现在，，，，，，大大都古板冰箱和空调的第二定律效率在 30%-50% 左右。。。。。。

光谱学与原位高压测试显示，，，，，，这种消融与析出的响应险些是在压力转变的瞬间完成的，，，，，，无显着滞后。。。。。。这意味着系统可以在极短的周期内完成温降与升温的循环，，，，，，知足一连制冷的工业需求。。。。。。别的，，，，，，作为一种水溶液，，，，，，其使用的无机盐本钱低廉、稳固性极佳，，，，，，具备优异的循环稳固性。。。。。。

瞄准 AI 算力的制冷需求

从 2019 年最先研究固体，，，，，，到 2021 年第一次视察到溶液降温，，，，，，再到 2026 年登上巅峰，，，，，，这是一场跨越数年的科研接力。。。。。。“这中心换了好几拨人，，，，，，有学生结业去外洋做博士后了，，，，，，师妹和职工再接手。。。。。。”李昺叹息道，，，，，，科研历来不是孤胆英雄的冲锋，，，，，，而是漫长的积累与传承。。。。。。

只管效果卓著，，，，，，但李昺对工业化的路径有着极其冷静的判断。。。。。。

古板的蒸气压缩制冷手艺自 1927 年商业化以来，，，，，，已经走过了整整一百年。。。。。。在长达一个世纪的极致打磨下，，，，，，古板家电的工程实现早已迫近理论极限，，，，，，利润空间更是被压缩到了极致。。。。。。“古板的制冷大厂生产一台冰箱可能也就挣 10 块钱，，，，，，”李昺坦言，，，，，，“关于一个全新的、早期本钱一定更高的手艺来说，，，，，，去成熟市场‘拼量’没有优势。。。。。。新手艺落地，，，，，，必需寻找那些‘非它不可’的高价值场景。。。。。。”

他将眼光锁定了目今最火热也最焦虑的领域——AI 算力中心。。。。。。

“人类的止境是 AI，，，，，，AI 的止境是电力，，，，，，电力的止境是散热。。。。。。”这句段子在李昺看来却是严肃的行业预警。。。。。。随着英伟达等巨头将芯片性能推向极致，，，，，，预计到 2027 年左右，，，，，，单个 GPU 的发热功率将突破 2 千瓦，，，，，，在手机巨细的空间里集中云云高的发热量，，，，，，其发热密度已犹如一个烧红的电炉。。。。。。现有的单相/两相液冷或浸没冷却手艺已逐渐显得力有未逮。。。。。。

消融压卡手艺则可以通过压力准确控制制冷功率，，，，，，实现“自动式”冷却。。。。。。在硫氰酸铵溶液系统中，，，，，，随着情形温度的升高，，，，，，溶液的消融度变大。。。。。。这意味着在同样压力驱动下，，，，，，高温情形能引发出更强烈的消融/析出反应，，，，，，从而释放出比低温情形更大的温降潜力。。。。。。实验数据显示，，，，，，情形温度越高，，，，，，该手艺的温降幅度反而越大。。。。。。在 60 至 70℃ 的高温情形下，，，，，，它能爆发高达 50℃ 的温降。。。。。。

（泉源：Pixabay）

面临 AI 效劳器散热这一爆发性需求，，，，，，团队并未止步于论文中的硫氰酸铵系统。。。。。。

“硫氰酸铵已经体现得很好了，，，，，，但它更像是一个开启新天下的原型。。。。。。”李昺透露，，，，，，实验室现在已经开发并掌握了一系列性能更优、针对性更强的新质料配方库。。。。。。“在深入研究后，，，，，，我们意识到溶液系统现实上是一个极其辽阔的领域。。。。。。与固体质料相比，，，，，，溶液的组合方法更为多样，，，，，，简朴地替换阳离子或阴离子，，，，，，就可能爆发全新的系统。。。。。。因此，，，，，，其潜在的‘质料库’可能比固体更为富厚。。。。。。”

至于效率的进一步提升，，，，，，李昺以为要害在于消融与析出历程的阻挡称性。。。。。。“若是能通过筛选新系统，，，，，，降低消融与析出历程中的动力学滞后，，，，，，PT视讯(中国区)官网效率尚有向上突破的空间。。。。。。”

只管云云，，，，，，从实验室走向工程化仍是一场马拉松。。。。。。“我们需要进一步降低驱动压力，，，，，，解决高压情形下的装备小型化，，，，，，需要在概略积循环中维持消融的快速响应。。。。。。”李昺信托，，，，，，AI 工业对散热的兴旺需求终将倒逼手艺转化。。。。。。

1.Zhang, K., Liu, Y., Gao, Y. et al. Extreme barocaloric effect at dissolution. Nature 649, 1180–1185 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-10013-1

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