Mapa do tesouro para a refrigeração de estado sólido

Redação do Site Inovação Tecnológica -  23/06/2016

Aplicar uma tensão ao material serve como um meio eficaz para ajustar a temperatura crítica. [Imagem: Claudio Cazorla/Daniel Errandonea]

Geladeira sólida

Geladeiras de estado sólido - que não dependem de compressores e gases - estão no mercado há muitos anos, mas sempre restritas a nichos, como gelar bebidas no carro ou em campings.

O problema é que arefrigeração de estado sólidotem deixado muito a desejar em termos de eficiência, sendo até quatro vezes menos eficiente do que os métodos convencionais usados nos refrigeradores domésticos.

Mas agora há uma esperança.

Até agora, os efeitos mecano-calóricos necessários para as geladeiras sem compressor tinham sido observados apenas em materiais ferroelétricos e em algumas ligas metálicas superelásticas, ambos escassos e muito caros.

A busca por materiais alternativos e mais eficientes ainda vai continuar, mas agora os pesquisadores têm um mapa do tesouro, elaborado por Daniel Errandonea (Universidade de Valência - Espanha) e Cláudio Cazorla (Universidade de Nova Gales do Sul - Austrália).

Fluorita

Os cálculos realizados pela dupla mostram que materiais condutores de íons, como a fluorita (CaF2), podem apresentar um efeito mecano-calórico maior até mesmo do que o grupo ferroelétrico.

E a melhor parte da boa notícia é que a fluorita é muito abundante na natureza, com depósitos em muitos países, podendo custar muito menos mesmo se começar a ser minerada para abastecer uma grande indústria como a dos fabricantes de geladeiras.

Utilizando dinâmica molecular - um método de simulação de computador para estudar os movimentos físicos dos átomos e moléculas - e cálculos de mecânica quântica, a dupla estabeleceu a relação entre a tensão mecânica externa e o transporte iônico nos materiais condutores de íons.

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Tenssão para gelar

O resultado mostra que aplicar uma tensão ao material - uma compressão ou uma distensão - serve como um meio eficaz para ajustar a temperatura crítica, sobretudo nos compostos superiônicos - condutores de íons de alta eficiência.

Isto abre o caminho para um projeto mais racional das tecnologias verdes de refrigeração que sejam não só mais ecológicas, mas também mais eficientes do que os métodos convencionais usados para gelar.

Os resultados também deverão ser usados pelos pesquisadores que buscam desenvolver baterias de estado sólido.

Bibliografia:

Giant Mechanocaloric Effects in Fluorite-Structured Superionic Materials
Claudio Cazorla, Daniel Errandonea
NanoLetters
Vol.: 16 (5), pp 3124-3129
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00422