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Developing high-performance NiTi shape memory alloy for sustainable elastocaloric cooling

Description du projet

Une technologie innovante d’alliage à mémoire de forme pour les systèmes de refroidissement

Les technologies de refroidissement actuelles consomment d’énormes quantités d’électricité et contribuent largement aux émissions de carbone. Le refroidissement élastocalorique offre une alternative prometteuse. Cette technologie exploite les propriétés uniques des alliages à mémoire de forme NiTi pour une régulation de température écoénergétique. Leur structure interne limite toutefois les performances de ces matériaux. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet SMAEC va créer des microstructures à gradient dans les alliages à mémoire de forme NiTi, en combinant des grains grossiers et fins pour améliorer l’efficacité. Les chercheurs feront appel à de nouvelles méthodes de traitement et à l’apprentissage automatique pour optimiser les paramètres de traitement et la conception microstructurale. SMAEC développera davantage le potentiel des alliages à mémoire de forme NiTi, stimulant le développement de technologies de refroidissement durables de nouvelle génération.

Objectif

Cooling is vital for human well-being, yet current cooling systems predominantly rely on vapor-compression technology, which consumes nearly 20% of global electricity and accounts for approximately 7.8% of worldwide carbon emissions. Elastocaloric cooling, based on the stress-induced latent heat associated with reversible martensitic transformations in NiTi shape memory alloys (SMAs), offers a promising energy-efficient and eco-friendly alternative. However, conventional NiTi SMAs often fail to simultaneously achieve high cooling capacity and low energy dissipation due to suboptimal microstructures, which significantly reduces their overall cooling efficiency. This project aims to overcome this trade-off by engineering gradient microstructures in NiTi SMAs, consisting of coarse grains at the surface and fine grains in the core. A novel processing route, integrating cold rolling with advanced laser surface annealing, will be developed to realize this hierarchical architecture. In parallel, a dedicated testing platform will be established to evaluate elastocaloric performance under application-relevant conditions. With fellowship support, the project will establish quantitative microstructure–property relationships and construct a database to enable machine-learning-assisted optimization of processing parameters and microstructural design. Particular emphasis will be placed on understanding how structural gradients influence the martensitic transformation and cooling performance of heterogeneous NiTi SMAs. The resulting insights will advance the fundamental science of SMAs, drive the development of next-generation sustainable cooling technologies, and reinforce United Kingdom's leadership in climate solutions. This research proposal will be hosted by Prof. Minh-Son Pham from the Imperial College London.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinateur

IMPERIAL COLLEGE OF SCIENCE TECHNOLOGY AND MEDICINE
Contribution nette de l'UE
€ 260 347,92
Adresse
SOUTH KENSINGTON CAMPUS EXHIBITION ROAD
SW7 2AZ London
Royaume-Uni
Région
London Inner London — West Westminster
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée