Addio ai ventilatori: una nuova tecnologia promette di essere il futuro per rinfrescarsi in estate
Esiste un nuovo metodo per migliorare gli attuali sistemi di raffreddamento. Con materiali innovativi, la scienza ci avvicina a processi più efficienti e sostenibili, a vantaggio sia dei consumatori che dell’ambiente.
La ricerca di metodi più efficienti e sostenibili per il raffreddamento ha spinto gli scienziati dell'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) a esplorare materiali innovativi. Sulla base dei progressi compiuti finora, potrebbe rivoluzionare il modo in cui raffreddiamo le nostre case, automobili e dispositivi elettronici.
Questo laboratorio, specializzato in scienza e tecnologia e gestito dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, studia una delle tecnologie più promettenti.
Si tratta del raffreddamento a stato solido, che offre numerosi vantaggi rispetto ai sistemi tradizionali.
Cos’è la refrigerazione a stato solido?
Il raffreddamento a stato solido si basa su materiali speciali che assorbono e rilasciano calore quando esposti a un campo magnetico, eliminando così la necessità di refrigeranti tradizionali e parti mobili. Questo approccio non solo è più efficiente, ma è anche più rispettoso dell'ambiente e, come se ciò non bastasse, questi sistemi sono più silenziosi, più compatti e capaci di controllare la temperatura con grande precisione.
Questo materiale ha la capacità di cambiare forma e ritornare al suo stato originale quando riscaldato o esposto a un campo magnetico, un processo noto come “effetto magnetocalorico”.
Durante questa transizione di fase, il materiale assorbe calore dall'ambiente circostante e poi lo rilascia, raffreddando così l'ambiente.
Efficienza e potenziale della refrigerazione allo stato solido
La chiave dell'efficacia di questa lega risiede nella sua struttura atomica, che è vicina a uno stato disordinato chiamato stati ferroici vetrosi. Questi stati migliorano la capacità del materiale di immagazzinare e rilasciare calore.
Utilizzando strumenti avanzati, i ricercatori hanno scoperto modelli sincronizzati di vibrazioni (fononi) e onde magnetiche (magne) all’interno del materiale, chiamati modalità ibride localizzate magnone-fonone. Queste modalità influenzano in modo significativo le proprietà termiche del materiale.
Questa scoperta è fondamentale per lo sviluppo di materiali più efficienti per il raffreddamento a stato solido, che potrebbero eventualmente sostituire i refrigeranti e le parti meccaniche tradizionali.
Quando viene applicato un campo magnetico, queste modalità ibride modificano le vibrazioni del materiale, alterandone la stabilità e il comportamento. Questo cambiamento aumenta la capacità del materiale di immagazzinare e rilasciare calore, triplicando il potere di raffreddamento della lega a memoria di forma magnetica.
Vantaggi ambientali
I metodi di raffreddamento tradizionali si basano su refrigeranti che possono essere dannosi per l’ambiente e su sistemi meccanici complessi che sono rumorosi e soggetti a guasti. Al contrario, il raffreddamento a stato solido offre un’alternativa più pulita, silenziosa ed efficiente. Questo progresso non solo promette di migliorare l’efficienza energetica, ma anche di ridurre l’impatto ambientale associato ai sistemi di raffreddamento convenzionali.
La ricerca del ORNL rappresenta un passo significativo verso uno stile di vita più sostenibile, offrendo uno sguardo al futuro della refrigerazione. La capacità di questi materiali innovativi di migliorare l’efficienza e ridurre l’impatto ambientale li rende un’opzione interessante per varie applicazioni, dalla refrigerazione domestica a quella industriale.
Il tuo computer potrebbe essere raffreddato in questo modo!
Un esempio notevole di come questa tecnologia possa essere applicata nel mondo reale è l’innovativo sistema di raffreddamento chiamato AirJet dell’azienda americana Frore Systems. È stato presentato all'ultima edizione dell'International Consumer Electronics Show (CES) di Las Vegas e sfrutta un principio simile al raffreddamento a stato solido per raffreddare i dispositivi elettronici senza bisogno di ventole.
Il suddetto dispositivo utilizza minuscole membrane che vibrano ad una frequenza ultrasonica per generare una corrente d'aria che massimizza il trasferimento di energia termica. Questa tecnologia consente di raffreddare i chip di laptop, smartphone, tablet e SSD in modo più efficiente e silenzioso rispetto alle ventole convenzionali.
Il futuro, più vicino di quanto pensiamo
Il raffreddamento a stato solido rappresenta un progresso rivoluzionario nella tecnologia di raffreddamento. L’implementazione di questo tipo di tecnologia nelle situazioni della vita quotidiana potrebbe essere realizzata molto presto. Con materiali come la lega a memoria di forma magnetica, è possibile sviluppare sistemi di raffreddamento più efficienti, più silenziosi e rispettosi dell’ambiente.
Inoltre, applicazioni come quelle citate per il raffreddamento dei chip dei computer dimostrano il potenziale di questa tecnologia nel trasformare il raffreddamento di tutti i tipi di dispositivi elettronici, offrendo soluzioni compatte e a basso consumo energetico.