Os especialistas de Oak Ridge transformam metal exótico em um cooler de estado sólido ecologicamente correto
O Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia dos EUA tem investigado materiais exóticos em busca de dispositivos de resfriamento de estado sólido sem a necessidade de refrigerantes ou peças móveis.
Os resultados, publicados na revista Avanços da Ciênciaprometem aprimorar materiais para permitir formas mais ecológicas de resfriar coisas, desde alimentos até veículos e eletrônicos, com um sistema silencioso, compacto e leve que permite controle preciso da temperatura.
Um material em questão, uma liga magnética de níquel-cobalto-manganês-índio com memória de forma (tente dizer isso três vezes rapidamente) pode ser deformada e então retornada à sua forma original ao ser forçada a passar por uma transição de fase, seja aumentando a temperatura ou aplicando um campo magnético, de acordo com o ORNL.
Quando um campo magnético é usado, o material passa por uma transição de fase magnética e estrutural, durante a qual ele absorve e libera calor, um comportamento conhecido como efeito magnetocalórico.
Esse efeito pode ser aproveitado para fornecer refrigeração, afirmam os pesquisadores, e é por isso que o material é considerado um candidato principal para uso em resfriamento de estado sólido.
Em suas investigações, os pesquisadores realizaram medições de espalhamento de nêutrons do campo magnético e da dependência da temperatura dos fônons e magnons no material, que tem a formulação Ni45Co5Mn36.6In13.4.
Fônons e magnons são quasipartículas, com os fônons representando um estado excitado na quantização dos modos de vibração, enquanto os magnons são descritos como ondas de spin termicamente excitadas que reduzem a magnetização interna de materiais magnéticos criando desalinhamento de spin.
De acordo com o ORNL, essas quasipartículas “se acoplam em uma dança sincronizada” em pequenas regiões no arranjo desordenado de átomos que compõem o material, e os padrões de comportamento nessas regiões têm implicações importantes para as propriedades térmicas do material.
Descobriu-se que esses modos híbridos magnon-fônon localizados modificam a estabilidade de fase do material, o que resulta em alterações nas propriedades e no comportamento do material que podem ser ajustadas e adaptadas.
Citado em Física.orgMichael Manley, líder do estudo ORNL, disse que suas investigações descobriram que a capacidade de resfriamento do material é triplicada pelo calor contido nos modos híbridos magnon-fônon locais, e essas descobertas devem levar a melhores materiais para aplicações de resfriamento de estado sólido.
Isso provavelmente envolveria o controle de uma liga magnética com memória de forma como esta, para que ela possa ser usada como uma esponja de calor para resfriamento eficiente sem a necessidade de refrigerantes tradicionais ou componentes mecânicos.
No ano passado, uma empresa chamada Sistemas Frore introduziu sua própria abordagem sobre resfriamento de estado sólido. Sua tecnologia AirJet usa pequenas membranas que vibram em frequência ultrassônica para gerar um fluxo de ar que remove o calor de um dissipador de calor dentro do dispositivo.
A implementação do AirJet Mini da Frore foi usada em um mini PC da Zotac Technologyo ZBOX pico PI430AJ, que o utilizou para resfriar seu processador Intel Core i3. ®
