自打有史以来人类就一直和严寒酷暑作斗争。得益于先祖们对火的伟大发明，人们在几千年就可以用生火取暖，但是面对夏季炎热的酷暑先辈们却缺少有效的方法，风扇、存储冰都是以前采用，且不是很有效的方法。今天得益于空调的发明，人们可以用空调抵御酷暑，但是空调要耗费大量的电能且其使用的制冷剂都是环境不友好的物质（氯氟烃(CFC)和氢氯氟烃(HCFC)），当大量空调同时开启使用时，人类对紫外线辐射的最后且最重要的大气臭氧层就会遭到损害。
尽管现在已经淘汰掉了破坏臭氧的CFC和HCFC制冷剂，但是其替代物氢氟碳化合物(HFC)也还是一种强温室效应气体，其温室效应捕热效率是二氧化碳高数百至数千倍。
所以现在的空调方案非长久之计，那么未来怎么制冷呢？未来的制冷必须是高效且环境友好的方案。现在这样的方法已经在实验室得到的验证，最新由材料科学家们研发了一种由镍钛诺（镍钛合金）制成的创新型弹性热量（elastocalorics）材料，可以以固态方式作为制冷剂。镍钛诺管具有独特的物理特性，该合金材料可以通过吸收热量，从而冷却其周围的区域。这种新设备的冷却效率非常高，未来可用于商用冰箱或空调。
概述
热量冷却装置是一类新开发的材料，可以在一定条件下改变温度。例如，“磁热”材料在置于磁场中时会改变温度，而“电热”材料在暴露于电场时会改变温度。弹性也是一类，热量材料会对机械力（例如拉伸或压缩）做出响应，并在机械应变释放后吸收热量。
镍钛合金由一种形状记忆的特性，并且也已经在行业中使用。超弹性合金用于弹性热学。例如，它们在医疗技术中用作支架。其超弹性行为可以在数百万次循环中吸收所施加的变形，而不会产生永久变形。其超弹性源于其独特的内部结构，为了吸收施加的机械变形，材料内部会发生相变。在应力引起的从一种晶体相到另一种晶体相的转变过程中，材料的能级发生变化。在此过程中，材料上的机械张力导致能量释放，并以热量的形式散发到环境中。相反，为释放该张力的逆相变则需要更多的能量，材料从环境中吸收这些能量并在此过程中对其进行冷却。 两种转变中产生或所需的热量是其用作冷却剂的弹性热量的关键。
制冷原理和原型机
弹性热量材料的两种相态都是固态，无需释放任何液体和气体，期间不会直接产生任何温室气体，所以可以作为一种环境友好的制冷剂。当前试验中的弹性热量机器如图：
该机器通过四个步骤产生制冷效果：
- 施加外力提高材料的内部温度；
- 产生的热量被排放到环境中；
- 外力去除导致材料温度下降；
- 当其内部温度下降时，材料吸收热室的热量，产生所需的冷却效果。
尽管磁热装置是目前这些类型的热量冷却装置中最发达的，但它们并不是最有效的。电热（利用半导体电热的极性差制冷，目前已经在车载冰箱中被使用）和弹性热量具有更高的冷却能力，可以更快地冷却给定空间。弹性热量在四步循环的第一阶段和第三阶段向环境释放的热量较少。然而，应用电热冷和磁热冷需要的电和磁场是高耗能，不可以广泛推广。因此，弹性热材料是最有吸引力的替代品。最有前途的弹性热材料是形状记忆合金，它就像弹性橡皮筋一样，在去除施加的应变后恢复其原始形状。尽管存在其他基于镍钛合金的弹热原型，但Takeuchi的工作因实现独特的多模式配置而脱颖而出，该配置提高了设备的冷却效率。
工作原理
新型冷却装置由两个圆柱体组成。每个圆柱体均由被不锈钢管包围的成束镍钛诺管组成。镍钛诺管从气缸的顶部和底部被压缩。镍钛诺管的内部温度在压缩时升高。然后需要将热量从系统中排出。为此，容纳镍钛诺管的气缸还包含均匀分散的热交换流体，其将产生的热量从镍钛诺管转移走。然后，压缩的管子减压，降低材料的温度，并使管子吸收环境中的热量。当一组镍钛诺管减压时，一组液压缸将来自减压的能量转换成压缩力，施加到另一组镍钛诺管。因此，两组管被连接在一起，使得当一组管被压缩时，第二组管可以膨胀回其原始形状。因此，成对的镍钛诺管彼此异相地循环进行热量冷却的四个步骤。
效率评估
权威杂志评估与其他热量设备相比博士的新设备综合考虑可用的温度范围和冷却能力在过去四十年所有报道的热量冷却系统中名列前15%。该设备可导致高达22.5摄氏度的温度变化。相比之下，电热器件仅可以实现13摄氏度的温度跨度。弹性热量材料的效率比当今的空调或供暖系统高十倍以上，使用其做为制冷剂将使空调耗电大大减少。
此外，尽管磁热装置目前在温度跨度方面可以超过弹性热量，但它们需要磁场和/或在极地冷的温度下工作，这是不切实际的。
总结
对于常温应用来说弹性热量究为解决与传统冷却系统相关的环境挑战提供了一条有前途的途径。通过利用镍钛诺形状记忆合金的独特性能并实现多模式配置，合金弹性热量设备在环保冷却应用中提供了前所未有的效率。这项技术的商业化可以改变依赖冷却的行业，从食品保存到建筑物的气候控制，并在全球范围内减少能源消耗。除了减少温室气体排放和缓解气候变化之外，广泛采用弹性热量冷却设备还可以节省能源、改善空气质量并增强应对气候相关挑战的能力。