Refrigeração passiva resfria objeto a -196 ºC sem gastar energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/09/2021

Guiando a radiação termal, o dispositivo faz o resfriamento sem contato da amostra.
[Imagem: Nicola Kerschbaumer/Jochen Feldmann/LMU]

Transmissão de calor sem contato

Grupos de pesquisa e empresas em todo o mundo começaram recentemente a explorar novos métodos para resfriar edifícios, e até roupas, mesmo em plena luz do dia, substituindo os atuais sistemas de refrigeração por sistemas que simplesmente aumentam a taxa de troca de calor com o Universo.

A grande vantagem dessa refrigeração passiva - ou resfriamento radiativo - é que não há necessidade de aplicar energia - basta enviar o calor para o espaço por reflexão, usando um comprimento de onda para o qual a atmosfera é transparente.

Nicola Kerschbaumer e colegas da Universidade Ludwig-Maximilians de Munique, na Alemanha, criaram agora um dispositivo que promete dar um novo nível de flexibilidade nessa manipulação do calor.

Eles criaram um dispositivo que gera um gradiente de calor em um objeto à distância, graças a um controle direcionado e sem contato da distribuição de radiação térmica.

"Para isso, simulamos o efeito do Universo distante [o frio do espaço] com o auxílio de um criostato distante," descreveu Kerschbaumer - um criostato pode ser pensado como uma espécie de unidade de resfriamento, projetada para atingir e manter temperaturas extremamente baixas.

Esquema do "diodo termal", que envia o calor à distância.
[Imagem: Nicola M. Kerschbaumer et al. - 10.1038/s41598-021-95606-2]

Calor à distância sem consumo de energia

Com o auxílio de uma configuração óptica especial e de um arranjo de espelhos elípticos, a equipe conseguiu coletar a radiação térmica de onda longa emitida por um objeto - que está inicialmente em temperatura ambiente - e focalizar o calor em uma placa colocada no centro do criostato.

Dessa forma, eles conseguiram criar uma espécie de via de mão única para a radiação térmica emitida, um diodo termal, o que resultou no resfriamento efetivo da amostra.

Em uma aplicação inicial, este método de resfriamento sem contato mostrou-se particularmente eficaz para o que é conhecido como super-resfriamento de líquidos, uma técnica muito útil em laboratórios e que depende de equipamentos de refrigeração intensivos em energia.

A amostra dentro do criostato, inicialmente a 26 ºC, foi resfriada a -196 ºC ao longo de 45 minutos, mostrando uma taxa de resfriamento de até 26,4 mK/s.

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