Geladeira elastocalrica gela cerveja flexionando msculos artificiais

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 15/04/2024

Efeito elastocalrico

O conceito de geladeiras de estado slido feitas com msculos artificiais promissor, potencialmente podendo resultar em refrigeradores at 10 vezes mais eficientes energeticamente ,e de qualquer tamanho.

O problema que, para produzir o efeito elastocalrico – o fenmeno pelo qual um material apresenta uma mudana de temperatura quando sujeito a um estresse mecnico, como um esticamento – os msculos artificiais acabam sofrendo do mesmo problema dos seus equivalentes biolgicos: Eles se “cansam”, apresentam fadiga e rapidamente param de funcionar.

Mas pesquisadores da Universidade de Saarland, na Alemanha, acreditam que j d para apostar em refrigeradores e aquecedores – o efeito elastocalrico funciona nos dois sentidos – usando msculos artificiais feitos do tradicional msculo artificial nitinol, uma liga de nquel e titnio.

Eles demonstraram sua tcnica em uma pequena geladeira, que por enquanto s consegue gelar uma garrafa de cerveja, mas que serviu para comprovar o potencial das melhorias obtidas pela equipe. “Nosso processo elastocalrico nos permite atingir diferenas de temperatura de cerca de 20 graus Celsius sem usar refrigerantes prejudiciais ao clima, de uma maneira muito mais eficiente em termos energticos do que as tecnologias convencionais atuais,” disse o professor Stefan Seelecke.

Detalhe do mecanismo de acionamento dos msculos artificiais, responsveis por gelar ou aquecer o interior do dispositivo.
[Imagem: Oliver Dietze]

Memria de forma

Para transportar o calor, a equipe tirou proveito de um “superpoder” especial dos msculos artificiais feitos de nitinol: A memria de forma. Fios feitos dessa liga lembram sua forma original e voltam a ela depois de serem deformados ou esticados. Assim como os msculos biolgicos se flexionam, eles podem ficar longos e depois curtos novamente, e tambm so capazes de ficar tensos e relaxar, mas com uma grande vantagem: Com a memria de forma, eles no gastam energia para retornar situao original.

A razo para isso est nas profundezas do nitinol, que possui duas redes cristalinas – duas fases que podem se transformar uma na outra. S que, ao contrrio da gua, cujas fases so slida, lquida e gasosa, as duas fases do nitinol so ambas slidas. Durante essas transies de fase da estrutura cristalina, os fios absorvem calor e o liberam novamente, repetidamente, o que ento usado para resfriar ou aquecer um ambiente fechado.

Embora o princpio primeira vista parea muito simples, construir um circuito de refrigerao usando esse mecanismo algo altamente complexo. Na minigeladeira que a equipe construiu, um came – uma espcie de eixo de comando de vlvulas – especialmente projetado gira continuamente feixes de fios de nitinol de 200 micrmetros de espessura em torno de uma cmara de resfriamento circular.

” medida que se movem em crculo, eles so carregados mecanicamente de um lado, ou seja, esticados, e descarregados do outro,” explicou Lukas Ehl, responsvel pela construo do dispositivo. O ar canalizado atravs dos feixes rotativos para a cmara de resfriamento, onde os fios so descarregados e absorvem o calor do ar. O ar ento circula continuamente em torno dos fios descarregados na cmara de resfriamento. medida que continuam a girar, os fios transportam o calor para fora da cmara de resfriamento e o liberam quando esticados, deixando a cmara de resfriamento at 20 graus Celsius mais fria.

Melhoramentos

Agora a equipe pretende aprimorar o conceito para tentar viabiliz-lo economicamente. Para isso, eles esto estudando como o came pode manter os fios em movimento permanente, como so os fluxos de ar, alm de determinar a quantidade ideal de fios que precisam agrupar, com que fora eles devem ser esticados para um determinado nvel de resfriamento, etc.

E as geladeiras so apenas o comeo. “Queremos aproveitar o potencial inovador dos elastocalricos numa ampla gama de aplicaes, como refrigerao industrial, refrigerao de veculos eltricos para promover a mobilidade eltrica e tambm eletrodomsticos,” disse o professor Paul Motzki.

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