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

Descrizione del progetto

Una tecnologia innovativa con una lega a memoria di forma per sistemi di raffreddamento

Le attuali tecnologie di raffreddamento consumano ingenti quantità di elettricità e contribuiscono in modo significativo alle emissioni di carbonio. Il raffreddamento elastocalorico rappresenta un’alternativa promettente. Questa tecnologia sfrutta le proprietà speciali delle leghe a memoria di forma NiTi per ottenere una regolazione della temperatura efficiente dal punto di vista energetico. Tuttavia, la struttura interna limita le prestazioni di tali materiali. Il progetto SMAEC, finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, si propone di creare microstrutture a gradiente nelle leghe a memoria di forma NiTi, combinando grani grossolani e fini per migliorarne l’efficienza. I ricercatori useranno nuove vie di lavorazione e sfrutteranno l’apprendimento automatico per ottimizzare i parametri di processo e la progettazione microstrutturale. SMAEC svilupperà ulteriormente il potenziale delle leghe a memoria di forma NiTi, promuovendo lo sviluppo di tecnologie di raffreddamento sostenibili di nuova generazione.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

IMPERIAL COLLEGE OF SCIENCE TECHNOLOGY AND MEDICINE
Contributo netto dell'UE
€ 260 347,92
Indirizzo
SOUTH KENSINGTON CAMPUS EXHIBITION ROAD
SW7 2AZ London
Regno Unito
Regione
London Inner London — West Westminster
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato