Refrigeradores magnéticos mais próximos da realidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/07/2004

Magnetocalórico

Pesquisadores do laboratório norte-americano NIST ("National Institute of Standards and Technology") descobriram que uma pitada de ferro aumenta incrivelmente o desempenho de um material que é considerado a chave para o desenvolvimento de refrigeradores magnéticos.

A pesquisa, publicada no último exemplar da revista Nature, traz para mais próximo da realidade uma tecnologia promissora para a economia de energia em residências e empresas. Os refrigeradores magnéticos consomem muito menos energia do que os atuais, baseados em compressores.

Adicionando ao material magnetocalórico uma pequena quantidade de ferro - cerca de um por cento em volume - os pesquisadores aumentaram a capacidade efetiva de refrigeração entre 15 e 30 por cento.

O material original - uma liga de silício-germânio-gadolínio - já é considerado um candidato atrativo para refrigeradores magnéticos que funcionam em temperatura ambiente. Entretanto, seu potencial de refrigeração é reduzido pela significativa energia exigida durante o ciclo de desligamento-religamento do campo magnético, o processo que faz com que o aparelho de refrigeração funcione. Esse custo energético - chamado de perda por histerese - se traduz na significativa diminuição da energia disponível para refrigeração.

A histerese, que é causada por uma magnetização residual que persiste depois que um campo magnético é desfeito, pode ser tecnologicamente útil. Por exemplo, ela permite que bits de dados possam ser armazenados em discos magnéticos e fitas. No caso da liga silício-germânio-gadolínio, entretanto, ela diminui o desempenho da refrigeração.

O suplemento de ferro resolveu esse problema. Ele praticamente eliminou a histerese e a perda de energia associada com ele, permitindo que o material tivesse um desempenho próximo ao pico do seu potencial.

Quando expostos a um campo magnético, a liga de gadolínio e outros materiais de efeito magnetocalórico aquecem-se à medida em que os elétrons alinham seu "spin" com o campo magnético, magnetizando os materiais e elevando sua temperatura. Quando o campo magnético externo é removido os materiais se desmagnetizam - os elétrons retornam ao seu estado anterior com spins desordenados - e a temperatura cai. Esse processo em dois estágios forma o ciclo da refrigeração magnética.