本文参加号 #科学了不起# 系列征文赛。
11月份，制冷圈最火热的话题那真是非“扭热制冷”莫属了，为啥这么受，那就先得从制冷行业现在面临的困境说起。
制冷带来的“热效应”！
我们都知道，无论是空调还是冰箱，里面都必须用到一种物质，叫冷媒，也叫雪种，学名叫做制冷剂，目前使用的制冷剂主要还是氟利昂，氟利昂会带来两个不好的效应，第一个是消耗臭氧层，第二个造成温室效应，这两个效应的最终后果就是全球气候变暖，所以全球范围内淘汰氟利昂的进程是逐步在加紧。但目前还没有找到一种环保性能、制冷性能还有安全性能都满足要求的制冷剂来代替氟利昂——这就是制冷行业面临的最大难题。所以当一种不需要使用氟利昂的新制冷方式出现的时候，必然引起强烈反响。
世界气象组织2019年9月发布的气候变化报告上指出：“2015-2019年，全球平均气温较工业化前时代升高了1.1°C，与2011-2015年间相比升高了0.2°C，这一升温所带来的气候影响包括冰盖融化、海平面上升，以及极端天气事件频发等。2015-2019年很可能将成为人类有记录以来最热的五年。”
全球年平均气温变化图（含5个数据源）
当然，这里还要重点说一句，全球气候变暖，可不都是制冷带来的，燃烧化石原料，比如使用燃油车等，也都会产生温室气体，制冷仅是其中一个原因而已。
所以说，扭热制冷的出现可谓是生的逢时啊，一出生就生在了聚光灯下，想低调都不行，那这个扭热制冷到底是个啥？优势是什么呢？我们接着往下看。
扭热制冷是个啥？
通俗来讲，就是将一种材料持续的朝一个方向捻动上劲儿，就像捻麻绳一样，上劲儿后的材料就会发热，而松开使其恢复后就会有明显的降温。捻动上劲儿的方式可以形象地参看下图。
扭热制冷原理图
说到这里，有人会说，我捻过麻绳呀，咋没感觉到这个扭热制冷呢，首先因为这个扭热制冷是特定材料才有的特性，就像不是什么人都“骨骼清奇，是个练武的奇才”一样，那么什么材料才具有这种特性呢，就是纤维材料，包括橡胶弹性体和刚性纤维，如鱼线、编织线、以及镍钛合金等。其次，就是需要加捻到一定程度，不是简单捻两圈就能实现的。
扭热制冷的优势是什么？
扭热制冷的最大优势就是体积小。说到大小，就是个比较的问题，那和谁比呢，就是和与它原理最相近的弹热制冷相比。
这就不得不介绍一下弹热制冷的原理，当拉伸形状记忆合金时，合金就会放出热量，当恢复原状时其就会吸收热量，也就是产生降温的效果。弹热制冷也是一种绿色环保的制冷技术，也是目前的一个研究热点。
由于扭热制冷和弹热制冷一样，都是针对某些特定的线束材料施加力而产生的制冷效果，因此把两者放在一起比较也就有可比性了。
举个例子，我们假设都需要降温12℃，两种制冷效应给定的材料质量都一样，那弹热制冷材料需要拉长7倍的长度才能实现，而扭热制冷体积仅需增大2倍，也就是扭热制冷所需的体积仅为弹热制冷的七分之二。从商业化的角度来讲，体积变化小更易于实现。
扭热制冷温度变化与体积变化对应图
扭热制冷带来的变色现象。
扭热制冷在产生制冷效应的同时，还会产生变色效应，不同的制冷温度，材料会呈现不同的颜色，具体见下面这个图。重要的一点是，这种变色是可逆的，也就是说，当材料恢复原状后，颜色也会恢复原状。
扭热制冷材料的这种变色性能，还可以用于制作传感器，比如可以通过颜色的变化确定材料被加捻了几圈、施加的力是多大的，可以用于测量、信号传递等方向。
扭热制冷啥时候能商用化？
前面说了这么多扭热制冷的好处，那啥时候我们能真的用上呢？其实没有这么快啦！扭热制冷现在还处于原理发现阶段，到真正的实用还有好长的路要走。
一般从原理发现到商业化需要几个阶段：发现基本原理—技术应用研究—概念验证—模拟部件试验—全系统验证—原型机验证—现实环境验证—用户成品验证—推广应用。
虽热实用化还远，但不得不说，这个扭热制冷的发现不仅是给固态制冷家族添了一个新成员，更是为制冷这个大行业带来了的选择和希望。
