科大研發新型彈性合金 溫變達普通金屬20倍 能效突破卡諾極限90%

香港科技大學工學院研究團隊成功研製新型彈性合金Ti₇₈Nb₂，該材料在彈性變形過程中展現出可逆溫度變化能力，其溫度變化幅度達普通金屬的20倍，熱能效更突破至卡諾極限的90%，為傳統蒸氣壓縮製冷及熱泵技術提供革命性綠色替代方案。

實現大熱彈效應的基本思路和材料

[100]織構Ti₇₈Nb₂₂合金的熱膨脹和彈性變形行為

[100]織構Ti₇₈Nb₂₂合金的熱彈效應

不同馬氏體單晶的絕熱溫度變化預測

全球近半數能源消耗用於供熱，現行主要透過燃燒化石燃料進行，既產生大量溫室氣體，亦耗費龐大能源。雖有固態相變熱泵作為環保替代方案，但其能效長期受制於卡諾極限的50%至70%，突破此瓶頸成為國際科研焦點。

科大機械及航空航天工程學系教授孫慶平帶領團隊，利用彈性變形產生溫度變化實現製熱技術。團隊開發出具有[100]織構的Ti₇₈Nb₂馬氏體多晶合金，該材料在彈性變形時展現4-5K可逆溫差，較普通金屬（通常僅0.2K）提升20倍。更關鍵的是，新材料熱能效突破至卡諾極限的90%，與商用蒸汽壓縮製熱系統效能相若。

研究進一步揭示，特定鐵彈性馬氏體合金可實現高達22K的溫度變化，為綠色熱泵產業開拓新發展方向。此項成果首創基於非相變原理的高效供熱方案，突破傳統技術框架。

「此發現顛覆了學界對熱彈效應過於微弱、難以實用的固有認知。」孫慶平教授強調，研究成果證實僅憑彈性變形即可達成高效固態製熱。論文第一作者黎橋研究助理教授補充指：「隨全球脫碳進程加速，此技術提供替代化石能源供熱的革新方案，團隊正積極研發工業用熱泵原型裝置。」

科大機械及航空航天工程學系教授孫慶平（左）及研究助理教授黎橋（右）展示其團隊研發的Ti₇₈Nb₂₂新型彈性合金。

相關研究成果已刊載於國際頂尖期刊《自然通訊》，論文標題為「Large Thermoelastic Effect in Martensitic Phase of Ferroelastic Alloys for High Efficiency Heat Pumping」。項目獲香港研究資助局策略專題研究資助金及優配研究金支持，技術成果已申請國際專利。

香港科技大學將籌辦本港第三間醫學院，籌備新醫學院工作組專家顧問蔡永忠相信，特區政府會與科大配對資金，有需要時投入。

香港科技大學。網上圖片

科大按計劃將出資超過20億元在清水灣校園興建科研大樓，政府則資助在牛潭尾興建校舍。科大計劃未來25年，會在新醫學院投放超過70億元。

曾在德勤中國出任主席的蔡永忠表示，工作組曾與科大商討未來投入的資金，很高興聽到校方將投入合共超過70億元，形容是可喜現象。被問到牛潭尾校舍建造費的預算，他相信特區政府會與科大配對資金，有需要時會投入資金，當局將與校方須在短、中、長期作詳細財務預算，而政府資助大學的經常或非經常補助金，一般每3年檢討一次。

蔡永忠。醫管局圖片

蔡永忠又說，2028年將有新醫學院第一期50名學生，形容是新的嘗試，如果課程成功，希望收生人數有所增加。至於應否限制畢業生留港臨床執業或研究工作，蔡永忠認為，本港無論在高等教育或醫學發展都具有吸引力，期望畢業生可以留港服務市民或參與科研工作。