Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Saarland e do Centro de Mecatrônica e Tecnologia de Automação (ZeMa) desenvolveu o primeiro refrigerador do mundo resfriado com músculos artificiais feitos de nitinol, uma liga de níquel-titânio. O refrigerador é um protótipo pequeno e compacto que apresenta a nova tecnologia de refrigeração.
A tecnologia baseia-se num princípio simples de remover o calor de um espaço esticando os fios e libertando-os novamente. Esses fios com memória de forma são chamados de “músculos artificiais” e são feitos de nitinol superelástico. Eles absorvem o calor na câmara de resfriamento e o liberam para o ambiente externo.
“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”, explica o professor Stefan Seelecke, que conduz pesquisas na Universidade de Saarland e no Centro de Mecatrônica e Tecnologia de Automação de Saarbrücken (ZeMa).
A eficiência dos materiais elastocalóricos é mais de dez vezes maior que a dos sistemas de ar condicionado ou refrigeradores atuais. O Departamento de Energia dos EUA e a Comissão da UE reconheceram a tecnologia de refrigeração desenvolvida em Saarbrücken como a alternativa mais promissora aos processos existentes. Esta tecnologia pode potencialmente extrair calor de espaços muito maiores e fornecer calor para espaços muito maiores.
A transferência de calor através dos fios superelásticos também funciona para aplicações de aquecimento. Com as alterações climáticas, a escassez de energia e a crescente procura de refrigeração e aquecimento, este processo representa uma solução altamente promissora para o futuro.
Os pesquisadores estão usando fios de nitinol e sua propriedade de memória de forma para transportar calor. Esses fios podem lembrar sua forma original e voltar a ela mesmo depois de serem esticados ou deformados. Isso lhes dá a capacidade de flexionar e contrair como músculos e até mesmo tensionar e relaxar. O nitinol possui duas fases sólidas que podem se transformar, ao contrário da água, que possui três fases. Durante essas transições de fase, os fios podem absorver e liberar calor, que é intensificado quando agrupados devido à sua maior área superficial.
O professor Paul Motzki, que dirige o grupo de pesquisa de Sistemas de Materiais Inteligentes da Universidade de Saarland e ZeMa, explica que o material com memória de forma libera calor quando é esticado e absorve calor quando é liberado. O efeito é intensificado quando vários fios são agrupados – devido à sua maior área de superfície, eles absorvem e liberam mais calor.
Construir um circuito de refrigeração pode parecer simples à primeira vista, mas na realidade envolve questões de investigação altamente complexas. Atualmente, uma equipe de pesquisa está apresentando um minigeladeira que usa um came especialmente projetado para girar continuamente feixes de fios de nitinol em torno de uma câmara de resfriamento circular.
Os fios são carregados mecanicamente de um lado, esticados e descarregados do outro à medida que se movem em círculo. O ar é canalizado através dos feixes rotativos para a câmara de resfriamento e os fios absorvem o calor do ar à medida que são descarregados. O ar então circula continuamente em torno dos fios descarregados na câmara de resfriamento. Os fios transportam o calor para fora da câmara de resfriamento à medida que continuam a girar e o liberam quando esticados para fora da câmara de resfriamento.
De acordo com Nicolas Scherer, que está conduzindo pesquisas no projeto como parte de sua tese de mestrado, a câmara de resfriamento esfria até cerca de 10-12 graus Celsius usando este método.
Os engenheiros em Saarbrücken estão realizando pesquisas sobre como manter os fios em movimento contínuo, o fluxo de ar ideal e os processos mais eficientes. Eles também desenvolveram software que pode ser usado para ajustar a tecnologia de aquecimento e resfriamento para diversas aplicações e simular sistemas de resfriamento. Eles também estão pesquisando todo o ciclo, desde a produção de materiais até a reciclagem e produção.
“Queremos aproveitar o potencial inovador dos elastocalóricos em uma ampla gama de aplicações, como refrigeração industrial e refrigeração de veículos elétricos, para promover a mobilidade elétrica e os eletrodomésticos”, explica Paul Motzki.
A nova tecnologia é o resultado de extensas pesquisas que duram mais de uma década. A investigação foi financiada pela UE e pela Fundação Alemã de Investigação, entre outros, e o Ministério Federal da Educação e Investigação investiu mais de 17 milhões de euros no projeto DEPART!Saar. O objetivo do projeto é criar novos formatos de transferência de tecnologia e agilizar o processo de colocação da tecnologia no mercado. Os engenheiros também desenvolveram um demonstrador de resfriamento e aquecimento que mostra como os elastocalóricos podem resfriar e aquecer o ar.
Saiba Mais! 
