Mecânica

Geladeira do futuro começa a flexionar seus músculos metálicos

Geladeira de estado sólido feita de músculos artificiais
Projeto de ar-condicionado baseado em músculos artificiais metálicos.[Imagem: Marvin Schmidt]

Geladeira de músculos artificiais

A promessa de geladeiras de estado sólido, que não dependem dos tradicionais compressores, tem esbarrado na dificuldade em fabricar materiais termoelétricos mais eficientes.

A equipe de Stefan Seelecke e Andreas Schutze, da Universidade Saarland, na Alemanha, acha que dá para contornar o problema usando músculos artificiais.

Eles estão trabalhando em uma nova técnica de resfriamento baseada em ligas com memória de forma, materiais também conhecidos como "músculos metálicos" ou músculos artificiais.

Refrigeração com ligas SMA

As ligas com memória de forma (SMA: shape memory alloys) são misturas de metais que apresentam um efeito térmico de memória: fabricadas num determinado formato, elas podem ser radicalmente deformadas, retornando ao seu formato original assim que forem levemente aquecidas.

A equipe está explorando não o "efeito muscular" desse movimento, mas o fato de que essas ligas, normalmente feitas de níquel e titânio, absorvem e liberam calor conforme se movimentam.

Se uma chapa ou fio de níquel-titânio é deformado ou puxado por tração, a estrutura de sua rede cristalina se altera, gerando tensão dentro do material. Essa mudança na estrutura do cristal, conhecida como transição de fase, faz com que a liga com memória de forma torne-se mais quente.

Quando se permite que o fio ou chapa relaxe após a equalização de temperatura com o ambiente, o material sofre um forte resfriamento, atingindo uma temperatura que pode ficar até 20º C abaixo da temperatura ambiente.

Geladeira de estado sólido feita de músculos artificiais
Outra proposta para fabricar geladeiras mais eficientes se baseia na refrigeração magnética, capaz de gelar à distância. [Imagem: Jose-Luis Olivares/MIT]

"A ideia básica é remover o calor de um espaço - como o interior de uma geladeira - permitindo que uma liga com memória de forma pré-tensionada relaxe e, assim, arrefeça significativamente. O calor absorvido neste processo é então liberado no ambiente externo. A SMA é então novamente tensionada, aumentando assim a sua temperatura, e o ciclo começa novamente," explica Seelecke.

Ar-condicionado de músculos metálicos

Tudo funcionou a contento na bancada de laboratório.

"Agora nós estamos usando esses resultados para construir um protótipo otimizado para um sistema de ar-condicionado. Nós estamos criando um ciclo de resfriamento no qual o ar quente passa sobre um dos lados de um feixe rotativo de fios de músculos artificiais. Usamos múltiplos fios para melhorar a potência de arrefecimento.

"O feixe é tensionado mecanicamente de um lado conforme ele gira, aquecendo assim os fios SMA, que se relaxam e resfriam quando giram para o outro lado. O ar a ser resfriado é dirigido pelo feixe de fios, refrigerando assim o espaço ao redor," disse Schutze.

Eles esperam ter um protótipo eficiente nos próximos meses, para o que receberam um aporte de €500.000 (R$2,2 milhões) da Fundação de Pesquisas da Alemanha.





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