A refrigeração no estado sólido é uma grande promessa, porém ainda hoje ela é aproximadamente 4 vezes menos eficiente do que a convencional. O método convencional, igual ao que temos em nossas geladeiras, utiliza gases muito poluentes, dessa forma deseja-se substituí-lo.
Até agora os efeitos desejados só estavam presentes em metais ferroelétricos e ligas metálicas superelásticas, ambos raros e caros. Porém pesquisadores da University of Valencia, Daniel Errandonea e Claudio Cazorla prevem que materiais condutores de íons, como a fluorita (CaF2), podem apresentar um efeito mecano-calórico maior do que os materiais ferroelétricos.
Os FIC (Fast Ions Conductors) são sólidos nos quais os íons possuem grande mobilidade. Eles geralmente são aplicados como eletrólitos em baterias. Recentemente foi demonstrado através de experimentos e cálculos que a temperatura superiônica da fluorita pode ser largamente modificada com a aplicação de uma pressão hidrostática. A temperatura crítica, por exemplo, aumenta mais ou menos 200 K quando aplicada uma carga de 5 GPa. Isso comprova que uma tensão pode ser utilizada para controlar uma transição superiônica no FIC.
Os íons condutores surgem como um novo grupo de materiais com promessa de aplicação em refrigeração no estado sólido e mais eficientes do que os anteriormente citados. Além disso, a fluorita é amplamente encontrada na natureza, reduzindo o custo por consequência.
O estudo realizado utiliza simulação computacional para estudar o movimento dos átomos e das moléculas, chamada Molecular Dynamics junto com cálculos de mecânica quântica. Assim, pode-se estabelecer uma relação entre uma tensão mecânica externa e o transporte de íons no material.
Como resultado o trabalho concluiu que o ato de aplicar a tensão no material serve como uma eficiente maneira de ajustar a temperatura crítica em compostos superiônicos. Ele foi publicado na revista Nanoletters em Abril de 2016 e é de grande importância para comprovar que tecnologias verdes podem sim ser mais eficientes do que as convencionais e possuir um menor custo.
Referências:
Scientists predict promising new family of materials for solid-state cooling
Claudio Cazorla, Daniel Errandonea. Giant Mechanocaloric Effects in Fluorite-Structured Superionic Materials. Nano Letters, 2016; DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00422
Bom dia! queria entender melhor esse método de refrigeração.
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cleomar