Existe um novo método para melhorar os sistemas de refrigeração atuais. Com materiais inovadores, a ciência nos aproxima de processos mais eficientes e sustentáveis, beneficiando tanto os consumidores quanto o meio ambiente.
A busca por métodos de resfriamento mais eficientes e sustentáveis levou os cientistas do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) a explorar materiais inovadores. Com base nos avanços alcançados até agora, poderá revolucionar a forma como refrigeramos as nossas casas, carros e dispositivos eletrônicos.
Este laboratório – especializado em ciência e tecnologia e administrado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos – investiga uma das tecnologias mais promissoras. Este é o resfriamento em estado sólido, que oferece inúmeras vantagens em relação aos sistemas tradicionais.
O que é refrigeração em estado sólido?
O resfriamento em estado sólido depende de materiais especiais que absorvem e liberam calor quando expostos a um campo magnético, eliminando assim a necessidade de refrigerantes tradicionais e peças móveis. Esta abordagem não só é mais eficiente, mas também mais ‘amiga’ do ambiente e como se não bastasse, estes sistemas são mais silenciosos, mais compactos e capazes de controlar a temperatura com grande precisão.
A equipe do ORNL começou a trabalhar em uma liga com memória de forma magnética composta de níquel, cobalto, manganês e índio.
Esse material tem a capacidade de mudar de forma e retornar ao estado original quando aquecido ou exposto a um campo magnético, processo conhecido como “efeito magnetocalórico”. Durante esta transição de fase, o material absorve calor do seu entorno e depois o libera, resfriando assim o ambiente.
Eficiência e potencial de refrigeração em estado sólido
A chave para a eficácia desta liga está na sua estrutura atômica, que está próxima de um estado desordenado denominado estado vítreo ferroico. Esses estados melhoram a capacidade do material de armazenar e liberar calor.
Usando ferramentas avançadas, os pesquisadores descobriram padrões sincronizados de vibrações (fônons) e ondas magnéticas (magnes) dentro do material, chamados modos híbridos localizados de magnon-fônon. Esses modos afetam significativamente as propriedades térmicas do material.
Esta descoberta é crucial para o desenvolvimento de materiais mais eficientes para resfriamento de estado sólido, que poderão eventualmente substituir os refrigerantes tradicionais e peças mecânicas.
Quando um campo magnético é aplicado, esses modos híbridos alteram as vibrações do material, alterando sua estabilidade e comportamento. Essa mudança aumenta a capacidade do material de armazenar e liberar calor, triplicando o poder de resfriamento da liga com memória de forma magnética.
Vantagens ambientais
Os métodos tradicionais de resfriamento dependem de refrigerantes que podem ser prejudiciais ao meio ambiente e de sistemas mecânicos complexos que são barulhentos e propensos a falhas. Por outro lado, o resfriamento em estado sólido oferece uma alternativa mais limpa, silenciosa e eficiente.
Este avanço não só promete melhorar a eficiência energética, mas também reduzir o impacto ambiental associado aos sistemas de refrigeração convencionais.
A pesquisa do ORNL representa um passo significativo em direção a uma vida mais sustentável, proporcionando um vislumbre do futuro da refrigeração. A capacidade destes materiais inovadores para melhorar a eficiência e reduzir o impacto ambiental os torna uma opção atrativa para diversas aplicações, desde a refrigeração doméstica à industrial.
Seu computador poderia ser resfriado assim!
Um exemplo notável de como esta tecnologia pode ser aplicada no mundo real é o inovador sistema de refrigeração denominado AirJet da empresa americana Frore Systems. Ele foi apresentado na última edição da International Consumer Electronics Show (CES) em Las Vegas e utiliza um princípio semelhante ao resfriamento em estado sólido para resfriar dispositivos eletrônicos sem a necessidade de ventiladores.
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