扭热制冷的发展：从原理到应用

范满; 李正; 李世泽; 李太禄; 孔祥飞; 李晗; 张寅

doi:10.12465/issn.0253-4339.20260311001

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扭热制冷的发展：从原理到应用

XXXX | 更新时间：2026-07-15

- 扭热制冷的发展：从原理到应用
- Advances in Twistocaloric Cooling： From Fundamentals to Applications
- 制冷学报 2026年页码：1-12
- 作者机构：
  
  1.河北工业大学能源与环境工程学院天津 300301
  2. 自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所天津 300192
- 作者简介：
  
  孔祥飞，男，教授，河北工业大学能源与环境工程学院，022-60435279，E-mail：xfkong@hebut.edu.cn。研究方向：热环境调控技术。
- 基金信息：
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20260311001
  中图分类号： TB61⁺1;TB64
- 收稿：2026-03-11，
  
  修回：2026-04-23，
  
  录用：2026-05-06，
  
  网络首发：2026-07-15，
- 稿件说明：
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范满，李正，李世泽，等. 扭热制冷的发展：从原理到应用［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-12.

Fan Man，Li Zheng，Li Shize，et al. Advances in Twistocaloric Cooling： From Fundamentals to Applications［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-12.
范满，李正，李世泽，等. 扭热制冷的发展：从原理到应用［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-12. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260311001.

Fan Man，Li Zheng，Li Shize，et al. Advances in Twistocaloric Cooling： From Fundamentals to Applications［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-12. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260311001.

摘要

本文系统综述了新兴的扭热制冷技术，该技术通过加捻与解捻驱动材料发生可逆微观结构变化，展现出高效固态制冷的潜力。文章首先阐明扭热效应的制冷机理及数学模型，厘清其获得高熵变与高热力学效率的内在机理；其次围绕扭转程度、扭转速度、环境温度及材料几何参数等关键调控参数开展影响规律分析，构建以迟滞损耗、制冷系数、疲劳寿命为评价指标的综合评价体系。依托上述理论框架，梳理天然橡胶、高分子聚合物、镍钛形状记忆合金等主流工质的现有研究成果，证实扭热制冷可产生可观绝热温变，同时兼具高制冷系数、低滞后损耗、长循环服役寿命等综合优势。最后，展望了扭热制冷在微型电子冷却、绿色制冷等领域的应用潜力，点明“以扭代拉” 的创新技术方案对推动固态制冷发展的重要价值。

Abstract

This study provides a systematic review of the emerging twistocaloric cooling technology， which shows significant potential for the applications in high-efficiency solid-state refrigeration by driving reversible microstructural changes via twisting and untwisting. Firstly， the mechanism and mathematical models for refrigeration by the twistocaloric effect are elucidated， revealing the principles for realizing a high entropy change and thermodynamic efficiency. Subsequently， the influences of key factors， including the twist degree and rate， ambient temperature， and geometric parameters of the material， are analyzed， and a comprehensive evaluation system focused on the hysteresis effects， coefficient of performance （COP）， and fatigue life is established. Based on the analyses， the research progress of materials like natural rubber， polymers， and NiTi shape memory alloys are reviewed in detail， verifying that twistocaloric cooling yields significant temperature changes while offering the integrated advantages， e.g.， a high COP and low hysteresis and an excellent cyclic stability. Finally， the application potentials of twistocaloric cooling in fields such as the microelectronic cooling and green refrigeration are discussed， indicating the critical value of the "twist-instead-of-stretch" technical pathway in advancing the development of solid-state refrigeration.

关键词

Keywords

references

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