Adeus aos ventiladores: uma nova tecnologia promete ser o futuro do arrefecimento

Existe um novo método para melhorar os sistemas de arrefecimento atuais. Com materiais inovadores, a ciência aproxima-nos de processos mais eficientes e sustentáveis, beneficiando tanto os consumidores como 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 arrefecimento 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 arrefecemos as nossas casas, carros e dispositivos eletrónicos.

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 arrefecimento em estado sólido, que oferece inúmeras vantagens em relação aos sistemas tradicionais.

O que é refrigeração em estado sólido?

O arrefecimento em estado sólido depende de materiais especiais que absorvem e libertam calor quando expostos a um campo magnético, eliminando assim a necessidade de ventiladores 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 equipa do ORNL começou a trabalhar numa liga com memória de forma magnética composta de níquel, cobalto, manganésio e índio.

Este 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 fase de transição, o material absorve calor do seu entorno e depois liberta-o, arrefecendo o ambiente.

Eficiência e potencial de refrigeração em estado sólido

A chave para a eficácia desta liga está na sua estrutura atómica, que está próxima de um estado desordenado denominado estado vítreo ferroico. Esses estados melhoram a capacidade do material de armazenar e libertar calor.

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

Usando ferramentas avançadas, os investigadores descobriram padrões sincronizados de vibrações (fônons) e ondas magnéticas (magnes) dentro do material, chamados modos híbridos localizados de magnon-fônon. Estes modos afetam significativamente as propriedades térmicas do material.

Esta descoberta é crucial para o desenvolvimento de materiais mais eficientes para arrefecimento de estado sólido, que poderão eventualmente substituir os ventiladores tradicionais e peças mecânicas.

Quando um campo magnético é aplicado, esses modos híbridos alteram as vibrações do material, alterando sua estabilidade e comportamento. Esta mudança aumenta a capacidade do material de armazenar e libertar calor, triplicando o poder de arrefecimento da liga com memória de forma magnética.

Vantagens ambientais

Os métodos tradicionais de arrefecimento dependem de ventiladores que podem ser prejudiciais ao meio ambiente e de sistemas mecânicos complexos que são barulhentos e propensos a falhas. Por outro lado, o arrefecimento 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 investigação 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 torna-os uma opção atrativa para diversas aplicações, desde a refrigeração doméstica à industrial.

O seu computador pode ser arrefecido 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. Este foi apresentado na última edição da International Consumer Electronics Show (CES) em Las Vegas e utiliza um princípio semelhante ao arrefecimento em estado sólido para arrefecer dispositivos eletrónicos 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 ultrassónica para gerar uma corrente de ar que maximiza a transferência de energia térmica. Esta tecnologia permite arrefecer chips em laptops, smartphones, tablets e SSDs de maneira mais eficiente e silenciosa do que os ventiladores convencionais.

O futuro mais perto do que pensamos

O arrefecimento de estado sólido representa um avanço revolucionário na tecnologia de refrigeração. A implementação deste tipo de tecnologia em situações da vida quotidiana 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 a refrigeração de chips de computador demonstram o potencial desta tecnologia para transformar a refrigeração de todos os tipos de dispositivos eletrónicos, oferecendo soluções compactas e de baixo consumo de energia.