Adeus aos ventiladores: uma nova tecnologia promete ser o futuro da refrigeração

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.

ventiladores
Renovação necessária: O setor de refrigeração consome cerca de 20% do total de eletricidade utilizada em todo o mundo.

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.

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Este novo mecanismo para resfriamento de estado sólido tem potencial para superar as limitações da tecnologia tradicional de resfriamento por compressão de vapor.

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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Uma empresa americana desenvolveu produtos ligados a microprocessadores para refrigeração utilizando sistemas de estado sólido.

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.