広い温度域で動作する次世代固体冷媒を開発

－従来の理論スケーリングを超える弾性熱量効果を発見－

2026年4月30日 15:00

研究者情報

〇学際科学フロンティア研究所 新領域創成研究部　助教　許勝
研究室ウェブサイト

発表のポイント

チタン(Ti)基超弾性合金において、−171 ℃から+129 ℃までの300 ℃にわたる極めて広い温度範囲での弾性熱量効果^（注１）を実証しました。
室温において約−10 ℃の断熱温度変化と高い冷却効率を達成しました。
エアコンや冷蔵庫に加え、宇宙分野においても、次世代の省エネルギー型・環境負荷低減型冷却技術への応用が期待されます。

発表概要

近年、エネルギー効率の向上と温室効果ガス排出削減に向け、固体材料を用いた次世代冷却技術が注目されています。中でも、力により生じる金属材料の状態変化（相変態）に伴う潜熱を利用する弾性熱量効果は、有望な冷却方式とされています。
東北大学学際科学フロンティア研究所の許勝助教らの研究グループは、Ti-Al-Cr系超弾性合金^（注２）において、−171 ℃から+129 ℃（温度幅300 ℃）という極めて広い温度域での冷却応答を実証しました。この温度範囲は、従来のクラウジウス―クラペイロン関係^（注３）に基づく予測を大きく上回るものであり、相変態熱力学の従来理解に新たな視点を与える成果です。さらに、単一材料で極低温から室温以上まで対応可能な高効率・低環境負荷型冷却技術の実現に道を開くものです。
本研究成果は、科学誌Nature Communicationsに2026年4月27日付で掲載されました。



図1. 本研究で使用したTi-Al-Cr超弾性合金（Y. Song, S. Xu et al. Nature 638, 965-971, 2025）

用語解説

注1. 弾性熱量効果
材料に力を加えて相変態を起こすことで温度が変化する現象。力を取り除くと温度が低下するなど、冷却への応用が可能となる。
注2. 超弾性
形状記憶合金において、大きな変形を加えても、力を除くと元の形状に戻る特性。ゴムのように見える挙動を金属で実現できる点が特徴。
注3. クラウジウス―クラペイロン関係
物質の相変態（固体から液体などの状態の変化）における温度と外力の関係を示す基本的な関係。材料の動作温度範囲を考える際の目安として用いられている。

論文情報

タイトル： Enhanced elastocaloric cooling beyond Clausius-Clapeyron limits
著者：Yuxin Song, Sheng Xu*, Toshihiro Omori, Takuro Kawasaki, Yoshihisa Ishikawa, Ryoji Kiyanagi, Ryosuke Kainuma
*責任著者：東北大学学際科学フロンティア研究所　助教　許勝
掲載誌：Nature Communications
DOI：10.1038/s41467-026-72172-7

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 学際科学フロンティア研究所
助教　許　勝（きょ しょう）
TEL: 022-795-7323
Email: xu.sheng.a8*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学 学際科学フロンティア研究所 企画部
波田野　悠夏
Email: fris-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）






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