A jelenlegi hűtőkben alkalmazott hűtőközegek többféle besorolási rendszer alapján különféle kategóriákba csoportosíthatóak: lehetnek jobban vagy kevésbé gyúlékonyak, mérgezőek és környezetkárosítóak, de alapvetően a fluorozott szénhidrogének egyes típusai, például a klímaberendezésekben gyakran megtalálható R-410a, negatív hatással bírnak a viszonylag magas globális felmelegedési potenciáljuk (Global Warming Potential, GWP) miatt. Bár ezek a vegyületek a környezetbe jutva nem károsítják az ózonréteget, de a klímavédelmi intézkedések miatt egyre több helyen korlátozzák a használatukat és a gyártók alacsonyabb GWP értékű közegekre térnek át.

A hűtőberendezések működtetésének van azonban olyan verziója is, ami nem a hűtőközegek párolgásán, hanem más típusú állapotváltozáson alapul:

bizonyos anyagoknak mágneses vagy elektromos mező, esetleg mechanikai behatás következtében történő hőmérsékletváltozásán.

Ennek jobban elterjedt típusa a magnetokalorikus hűtés, amelynek során a mágneses térbe helyezett anyag felmelegedik, majd a mágneses hatás megszűnése után hőt veszít, lehűl és ezzel a ciklikus folyamattal végzik a hőmérséklet csökkentésének feladatát. A kalorikus hűtés másik, szintén ígéretes módozata az úgynevezett elasztokalorikus hűtés, ami egyes anyagfajtáknak a feszültség vagy nyomás hatására bekövetkező fázisátalakulásán alapul.

Az elasztokalorikus anyagok alakemlékező matériák vagyis a hőmérsékletük változása a formájukban is módosulást okoz, de visszafordítható módon: alakjuk magától rendeződik eredeti állapotába, amint a hőmérsékletük visszaáll a kiindulási szintre. A Nitinol, azaz a nikkel-titán az egyik legismertebb ilyen ötvözet, amelyet még az 1960-as években az Egyesült Államok Naval Ordnance Laboratory nevű kutatóintézményében tanulmányoztak, majd később nevének utolsó három betűjét is a laboratóriumról kapta. A nikkel-titánból készült eszközöket sok területen használják, többek között robotok aktuátoraként vagy orvosi alkalmazások során implantátumokban, a Synchron cég Stentrode agyba ültethető eszközét is ebből alakították ki.

Egy nemzetközi kutatócsoport vizsgálatai nyomán körülbelül egy évtizede az is kiderült, hogy a Nitinol nagy hőleadásra is képes feszültség hatására, majd a feszültség elmúltával nagy mennyiségű hőt nyel el, ebből kiindulva pedig a kutatók elkezdték kidolgozni a nikkel-titán vezetékekből álló hűtési rendszerüket. A berendezés tervezése során az egyik leglényegesebb szempont a vezetékek védelme volt, mivel a Nitinol elemek a feszültség, illetve az ebből következő melegedés-lehűlés ciklus hatására könnyen törékennyé váltak. A megoldást a vezetékek belsejébe vezetett hőcserélő közeg jelentette, amihez egyszerűen vizet használtak a kísérletek során. A víz a fémötvözetnek a mechanikus behatásra történő hőmérsékletváltozása miatt a ciklus egy pontján lehűl és így alkalmas hűtésre akár hűtőszekrényekben, akár klímaberendezésekben. Az eredmények azt mutatták, hogy a módszert sikeresen lehet használni hőmérsékletcsökkentésre és a kutatók elképzelése szerint a laboratóriumon kívül, kereskedelmi forgalomban megjelenő berendezéseket is lehetséges gyártani a rendszerrel.

Egy akadály áll csak a további fejlesztések útjába: maga a Nitinol, az ötvözetnek ugyanis túl nagy feszültségre van szüksége ahhoz, hogy a szükséges változások beinduljanak benne és ez nem teszi gazdaságossá vagy praktikussá a használatát. A tudósok ezért a továbbiakban másfajta, még nagyobb rugalmassággal bíró, szuperelasztikus anyagokat keresnek, amelyekben az elasztokalorikus ciklust könnyebben beindítják. Egy elméletileg működőképes borhűtő terveit már ki is dolgozták arra az esetre, ha végül sikerül ezt az ideális anyagot kifejleszteni.

(Fotó: Jiaqi Dai/University of Maryland/A. James Clark School of Engineering, Takeuchi, Suxin Qian et al/Science)