Uma abordagem mais limpa para refrigeração usando um metal que pode ser comprimido

Relatório de 31 de maio de 2023

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por Bob Yirka, Tech Xplore

Uma equipe de cientistas de materiais da Universidade de Maryland, trabalhando com um colega da Universidade Jiaotong e outro da Universidade Beihang, ambas na China, desenvolveu uma abordagem mais limpa para a construção de sistemas de resfriamento com base no uso de um metal comprimível. Sua pesquisa é publicada na revista Science.

Os materiais refrigerantes utilizados nos frigoríficos são prejudiciais ao ambiente e os engenheiros estão à procura de uma alternativa mais limpa. Um desses pesquisadores é Ichiro Takeuchi, da Universidade de Maryland. Na última década, ele e sua equipe trabalharam para encontrar uma maneira de usar materiais eletrocalóricos como agentes de resfriamento.

Tais materiais sofrem mudanças de temperatura quando esticados ou comprimidos devido a transições de fase. Mais especificamente, ele e seus colegas têm trabalhado com fios feitos de níquel e titânio (NiTi), que foram considerados eletrocalóricos, para construir sistemas de refrigeração. Vários desafios de engenharia impedem a construção de um produto comercialmente viável, mas neste novo esforço, vários deles foram superados.

Dois dos maiores desafios envolvem a recuperação eficiente de fluidos (a água é usada como troca de calor) e formas de reduzir a perda de calor resultante do atrito. As soluções incluíram o uso de feixes mais densos de tubos NiTi e um atuador aprimorado, que aplica agrupamento de carga. Seu sistema usa dois pacotes conectados usando o atuador – à medida que as cargas são agrupadas e desagregadas, o sistema se move através de ciclos de compressão no NiTi, que impulsiona o resfriamento e, portanto, a refrigeração.

O modelo possui dois modos, dependendo da quantidade de água no sistema – um modo foi projetado para otimizar o resfriamento e o outro intervalo de temperatura. O sistema demonstrou ser capaz de resfriar um sistema em 22,5K.

A equipa reconhece que o seu sistema ainda não está pronto para comercialização, mas espera que certas melhorias o tornem assim. Eles planejam melhorar sua eficiência melhorando o atuador e alterando as porcentagens de níquel e titânio usadas na fabricação dos tubos.

Mais Informações: Suxin Qian et al, Sistema de resfriamento elastocalórico multimodo de alto desempenho, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adg7043