Calor e eletricidade controlados independentemente no mesmo material

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/08/2014

Estrutura do metamaterial (em cima) e mapas mostrando os fluxos de calor e corrente elétrica manipulados de forma independente (embaixo).
[Imagem: Massimo Moccia et al. - 10.1103/PhysRevX.4.021025]

Calor pra cá, eletricidade pra lá

É possível construir materiais artificiais que tenham controle independente sobre o calor e a eletricidade.

É o que demonstrou Massimo Moccia e seus colegas da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos.

Esses materiais poderão permitir o aproveitamento do calor desperdiçado em praticamente todas as tecnologias modernas, dos motores de carros aos processadores de computador.

O material artificial - um metamaterial - foi projetado por meio de simulações computadorizadas usando as mesmas técnicas da óptica transformacional, que permite manipular ondas de diversos tipos.

Invisibilidade elétrica e termal

Os metamateriais tornaram-se conhecidos ao permitir a criação de mantos da invisibilidade, dirigindo o fluxo de ondas de luz ao redor de um objeto.

Os pesquisadores usaram os mesmos princípios para criar um material que faz a corrente elétrica circular ao redor de um objeto - uma espécie de "invisibilidade elétrica" - enquanto, ao mesmo tempo, dirige o calor para esse objeto.

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O modelo usa uma fibra de carbono e uma base de grafite repleta de milhares de "inclusões", pequenas áreas elípticas feitas de nitreto de alumínio e um composto de epóxi e prata.

Cada um dos materiais tem propriedades diferentes - o nitreto de alumínio conduz calor, mas não eletricidade, enquanto o compósito de prata tem a propriedade oposta.

O metamaterial será construído sobrepondo materiais com diferentes propriedades termais e elétricas.
[Imagem: Massimo Moccia et al. - 10.1103/PhysRevX.4.021025]

Termoeletricidade

"Ninguém havia sido capaz de mostrar um exemplo onde a corrente elétrica e o calor pudessem ser controlados independentemente. Esta é a prova definitiva desse princípio," disse Salvatore Savo, membro do grupo.

Segundo ele, a expectativa é que esse metamaterial possa ajudar a melhorar a eficiência dos geradores termoelétricos, que podem capturar o excesso de calor liberado no ambiente pelos aparelhos e fábricas e usá-lo para produzir eletricidade.

"Quase todas as máquinas que usamos liberam calor. Hoje essa energia é simplesmente desperdiçada. Ele se dissipa no ambiente. Mas agora podemos vislumbrar esses geradores [termoelétricos] capturando esse calor e dando-lhe um bom uso," disse Savo.

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