Renovação necessária: O setor de refrigeração consome cerca de 20% do total de eletricidade utilizada em todo o mundo – Foto: Divulgação

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.

Este novo mecanismo para resfriamento de estado sólido tem potencial para superar as limitações da tecnologia tradicional de resfriamento por compressão de vapor – Foto: Divulgação

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.

Uma empresa americana desenvolveu produtos ligados a microprocessadores para refrigeração utilizando sistemas de estado sólido – Foto: Divulgação

O referido dispositivo utiliza minúsculas membranas que vibram em frequência ultrassônica para gerar uma corrente de ar que maximiza a transferência de energia térmica. Essa tecnologia permite resfriar chips em laptops, smartphones, tablets e SSDs de maneira mais eficiente e silenciosa do que ventiladores convencionais.

O futuro mais perto do que pensamos

O resfriamento de estado sólido representa um avanço revolucionário na tecnologia de resfriamento. A implementação deste tipo de tecnologia em situações da vida cotidiana poderá ser concretizada muito em breve.

Com materiais como ligas com memória de forma magnética, é possível desenvolver sistemas de refrigeração mais eficientes, silenciosos e ecológicos. Além disso, aplicações como as mencionadas para refrigeração de chips de computador demonstram o potencial desta tecnologia para transformar a refrigeração de todos os tipos de dispositivos eletrônicos, oferecendo soluções compactas e de baixo consumo de energia.

(Fonte: Meteored Tempo)