Geladeira que esfria usando músculos artificiais já gela uma cerveja

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/04/2024

O protótipo ainda é pequeno, mas ele é até 10 vezes mais eficiente do que uma geladeira tradicional.
[Imagem: Oliver Dietze]

Efeito elastocalórico

O conceito de geladeiras de estado sólido feitas com músculos artificiais é promissor, potencialmente podendo resultar em refrigeradores até 10 vezes mais eficientes energeticamente ,e de qualquer tamanho.

O problema é que, para produzir o efeito elastocalórico - o fenômeno pelo qual um material apresenta uma mudança de temperatura quando é sujeito a um estresse mecânico, como um esticamento - os músculos artificiais acabam sofrendo do mesmo problema dos seus equivalentes biológicos: Eles se "cansam", apresentam fadiga e rapidamente param de funcionar.

Mas pesquisadores da Universidade de Saarland, na Alemanha, acreditam que já dá para apostar em refrigeradores e aquecedores - o efeito elastocalórico funciona nos dois sentidos - usando músculos artificiais feitos do tradicional músculo artificial nitinol, uma liga de níquel e titânio.

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

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

Memória de forma

Para transportar o calor, a equipe tirou proveito de um "superpoder" especial dos músculos artificiais feitos de nitinol: A memória de forma. Fios feitos dessa liga lembram sua forma original e voltam a ela depois de serem deformados ou esticados. Assim como os músculos biológicos se flexionam, eles podem ficar longos e depois curtos novamente, e também são capazes de ficar tensos e relaxar, mas com uma grande vantagem: Com a memória de forma, eles não gastam energia para retornar à situação original.

A razão para isso está nas profundezas do nitinol, que possui duas redes cristalinas - duas fases que podem se transformar uma na outra. Só que, ao contrário da água, cujas fases são sólida, líquida e gasosa, as duas fases do nitinol são ambas sólidas. Durante essas transições de fase da estrutura cristalina, os fios absorvem calor e o liberam novamente, repetidamente, o que é então usado para resfriar ou aquecer um ambiente fechado.

Embora o princípio à primeira vista pareça muito simples, construir um circuito de refrigeração usando esse mecanismo é algo altamente complexo. Na minigeladeira que a equipe construiu, um came - uma espécie de eixo de comando de válvulas - especialmente projetado gira continuamente feixes de fios de nitinol de 200 micrômetros de espessura em torno de uma câmara de resfriamento circular.

"À medida que se movem em círculo, eles são carregados mecanicamente de um lado, ou seja, esticados, e descarregados do outro," explicou Lukas Ehl, responsável pela construção do dispositivo. O ar é canalizado através dos feixes rotativos para a câmara de resfriamento, onde os fios são descarregados e absorvem o calor do ar. O ar então circula continuamente em torno dos fios descarregados na câmara de resfriamento. À medida que continuam a girar, os fios transportam o calor para fora da câmara de resfriamento e o liberam quando esticados, deixando a câmara de resfriamento até 20 graus Celsius mais fria.

Melhoramentos

Agora a equipe pretende aprimorar o conceito para tentar viabilizá-lo economicamente. Para isso, eles estão estudando como o came pode manter os fios em movimento permanente, como são os fluxos de ar, além de determinar a quantidade ideal de fios que precisam agrupar, com que força eles devem ser esticados para um determinado nível de resfriamento, etc.

E as geladeiras são apenas o começo. "Queremos aproveitar o potencial inovador dos elastocalóricos numa ampla gama de aplicações, como refrigeração industrial, refrigeração de veículos elétricos para promover a mobilidade elétrica e também eletrodomésticos," disse o professor Paul Motzki.

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