Investigadors prediuen materials per a la refrigeració d'estat sòlid

  • 22 d’abril de 2016
 
Investigadors prediuen materials

Investigadors de l'Institut de Ciències dels Materials de la Universitat de València (ICMUV-Parc Científic) acaben de publicar en la revista Nano Letters la seua predicció teòrica sobre l'ús de la fluorita per a aconseguir efectes mecanocalòrics gegants, un dels reptes de la física dels materials moderns. El treball, dut a terme en col·laboració amb la Universitat de Nova Gal·les del Sud (Austràlia), obri una nova via per al disseny racional de les tecnologies de refrigeració verda, més ecològiques i eficients.

Amb la finalitat d'evitar l'ús de gasos contaminants propi dels mètodes convencionals de refredament, des de fa anys es vénen utilitzant mètodes anomenats ‘d'estat sòlid’, que produeixen canvis tèrmics en els materials gràcies als denominats ‘efectes mecanocalòrics’. No obstant açò, l'eficiència de refredament d'aquests mètodes d'estat sòlid era fins fa poc quatre vegades menor que la dels mètodes convencionals de refredament.

Així doncs, un gran repte per a la física dels materials moderns és la cerca de materials amb un comportament mecanocalòric gegant, molt més potent, que puga erigir-se com a alternativa eficient i amigable amb el medi ambient per a aplicacions de refrigeració.

Fins al moment, aquests efectes només s'havien observat en materials ferroelèctrics i en aliatges metàl·lics superelàstics, dos tipus de materials poc abundants i econòmicament costosos.

Els grups de recerca dels físics Daniel Errandonea (ICMUV, Universitat de València) i Claudio Cazorla (Escola de Ciències dels Materials i Enginyeria, Universitat de Nova Gal·les del Sud, Austràlia), acaben de predir que materials conductors d'ions, com ara la fluorita, podrien tenir un efecte mecanocalòric major que els materials ferroelèctrics, constituint una nova família de materials prometedors per a aplicacions de refrigeració d'estat sòlid. I la fluorita és un mineral molt abundant del que hi ha jaciments en diferents països, inclosa Espanya.

L'estudi estableix les relacions entre la tensió mecànica externa i el transport iònic en conductors d'ions com la fluorita (CaF2), utilitzant mètodes de dinàmica molecular clàssica -una tècnica de simulació per computadora en la qual es permet que àtoms i molècules interactuen per un període, permetent una visualització del moviment de les partícules- i càlculs de mecànica quàntica.

El treball mostra que la pressió aplicada sobre el material serveix com a mitjà eficaç per a l'ajust de la temperatura crítica en els compostos superiònics (conductors iònics ràpids). 

Els resultats publicats per Cazorla i Errandonea obrin una nova i prometedora via per al disseny racional de les tecnologies de refrigeració verda, que podria ser no solament més ecològica que els mètodes de refrigeració convencional, sinó també més eficient.

Els resultats també tenen importants implicacions per al desenvolupament de bateries d'estat sòlid.

Referència de l'article:
‘Giant Mechanocaloric Effects in Fluorite-Structured Superionic Materials’
Claudio Cazorla and Daniel Errandonea
Nano Letters, 10.1021/acs.nanolett.6b00422
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b00422

Finançament:
MINECO, Projecte: MAT2013-46649-C04-01
A més el grup forma part del MALTA Consolider (MAT2015-71070-REDC)
http://www.malta-consolider.com/
 

Data d'actualització: 22 de abril de 2016 09:38.

Aquesta pàgina web utilitza cookies pròpies i de tercers amb fins tècnics , d'anàlisi del trànsit per facilitar la inserció de continguts en xarxes socials a petició de l'usuari . Si continua navegant , considerem que accepta el seu ús . Per a més informació consulte la nostrapolítica cookies