A promessa de geladeiras de estado sólido, que não dependem dos tradicionais compressores, tem esbarrado na dificuldade em fabricar materiais termoelétricos mais eficientes.
A equipe de Stefan Seelecke e Andreas Schutze, da Universidade Saarland, na Alemanha, acha que dá para contornar o problema usando músculos artificiais.
Eles estão trabalhando em uma nova técnica de resfriamento baseada em ligas com memória de forma, materiais também conhecidos como "músculos metálicos" ou músculos artificiais.
Imagem: Marvin Schmidt
Refrigeração com ligas SMA
As ligas com memória de forma (SMA: shape memory alloys) são misturas de metais que apresentam um efeito térmico de memória: fabricadas num determinado formato, elas podem ser radicalmente deformadas, retornando ao seu formato original assim que forem levemente aquecidas.
A equipe está explorando não o "efeito muscular" desse movimento, mas o fato de que essas ligas, normalmente feitas de níquel e titânio, absorvem e liberam calor conforme se movimentam.
Se uma chapa ou fio de níquel-titânio é deformado ou puxado por tração, a estrutura de sua rede cristalina se altera, gerando tensão dentro do material. Essa mudança na estrutura do cristal, conhecida como transição de fase, faz com que a liga com memória de forma torne-se mais quente.
Quando se permite que o fio ou chapa relaxe após a equalização de temperatura com o ambiente, o material sofre um forte resfriamento, atingindo uma temperatura que pode ficar até 20º C abaixo da temperatura ambiente.
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"A ideia básica é remover o calor de um espaço - como o interior de uma geladeira - permitindo que uma liga com memória de forma pré-tensionada relaxe e, assim, arrefeça significativamente. O calor absorvido neste processo é então liberado no ambiente externo. A SMA é então novamente tensionada, aumentando assim a sua temperatura, e o ciclo começa novamente," explica Seelecke.
Ar-condicionado de músculos metálicos
Tudo funcionou a contento na bancada de laboratório.
"Agora nós estamos usando esses resultados para construir um protótipo otimizado para um sistema de ar-condicionado. Nós estamos criando um ciclo de resfriamento no qual o ar quente passa sobre um dos lados de um feixe rotativo de fios de músculos artificiais. Usamos múltiplos fios para melhorar a potência de arrefecimento.
"O feixe é tensionado mecanicamente de um lado conforme ele gira, aquecendo assim os fios SMA, que se relaxam e resfriam quando giram para o outro lado. O ar a ser resfriado é dirigido pelo feixe de fios, refrigerando assim o espaço ao redor," disse Schutze.
Eles esperam ter um protótipo eficiente nos próximos meses, para o que receberam um aporte de €500.000 (R$2,2 milhões) da Fundação de Pesquisas da Alemanha.
