O resfriamento é um processo muito importante no mundo de hoje. Mas como o arrefecimento pode ser realizado no futuro, de uma forma que não prejudique o clima e que ajuda a conservar os recursos naturais? A abordagem adoptada pelos Professores
Stefan Seelecke e Andreas Schütze pela Universidade de Saarland concentra-se em sistemas que utilizam materiais com memória de forma, também conhecido como "músculos de metal" ou "músculos artificiais". Trabalhando em conjunto com pesquisadores em Bochum, que estão a desenvolver um novo método de arrefecimento em que o frio eo calor são transferidos usando 'músculos' feitos de uma liga de níquel-titânio. série extensa de testes deram resultados que estão agora a ser usados para desenvolver um circuito de arrefecimento protótipo que vai ser utilizado para aumentar ainda mais a eficiência do processo. A Fundação Alemã de Pesquisa (DFG), que tem vindo a financiar o projeto durante os últimos três anos, concordou em investir mais de 500.000 euros. No total, o projeto trouxe em torno de 950.000 euros em financiamento para a região.
O arrefecimento é realizado em todas as partes do mundo. Frigoríficos operam em torno do relógio, unidades de ar condicionado escritórios legais, sistemas de refrigeração ajudar a manter os computadores e motores funcionando sem problemas. E a demanda por refrigeração está sendo impulsionada tanto pela mudança climática eo crescimento da população global. Mas mais sistemas de refrigeração têm um preço - e não apenas uma financeira. Aumento de arrefecimento significa aumento do consumo de energia elétrica e as emissões, portanto, mais elevados de gases de efeito estufa na atmosfera, conduzindo o aquecimento global ainda mais rápido. Um método de resfriamento mais respeitadores do ambiente tem sido desenvolvido pelas equipas de investigação liderados por engenheiros Stefan Seelecke e Andreas Schütze em conjunto com os cientistas de materiais Gunther Eggeler e Jan Frenzel em Ruhr University Bochum. O processo de resfriamento que eles estão desenvolvendo não requer refrigerantes climaticamente prejudiciais e devem consumir menos energia do que as tecnologias de refrigeração convencionais usados até agora.
"Em nossos sistemas, ligas com memória de forma (SMAs) são usados para remover o calor", explica Stefan Seelecke, Professor de Sistemas de Materiais Inteligentes da Universidade de Saarland. "Memória de forma significa que os fios ou folhas feitas de uma liga de níquel-titânio têm uma certa capacidade de lembrar sua forma original: Se sofrer deformação, eles vão voltar à sua forma anterior. Assim, eles são capazes de tensa e flexionar como os músculos. O fato de que eles absorvem e liberam calor quando o fazem é algo que explorar para alcançar arrefecimento ", explica Seelecke.
Se um fio de níquel-titânio ou folha é deformado ou puxado em tensão, a estrutura cristalina pode alterar criando tensão dentro do material. Esta mudança na estrutura de cristal, conhecida como uma transição de fase, faz com que a liga com memória de forma a tornar-se mais quente. Se a amostra destacou é permitido relaxar após igualização da temperatura com o meio ambiente, que é submetido a arrefecimento substancial a uma temperatura de cerca de 20 graus abaixo da temperatura ambiente. 'A ideia básica era remover o calor de um espaço - como o interior de um refrigerador - permitindo, um material com memória de forma super-elástico pré-esforçado para relaxar e, assim, significativamente fresco. O calor absorvido neste processo é então liberado externamente para os arredores. A SMA é então re-esforçado no entorno, aumentando assim a sua temperatura, antes do ciclo começa novamente ", explica Seelecke.
Nos estudos experimentais e de modelagem realizadas até agora, os pesquisadores da Universidade de Saarland e o Centro de Engenharia Mecatrônica e Tecnologia de Automação (Zema) em Saarbrücken demonstraram que este tipo de obras de refrigeração e que ele pode ser usado na prática. Eles usaram um sistema modelo para determinar como optimizar a eficiência do processo de arrefecimento, o exame de factores tais como a força que o material tem de ser alongado ou dobrada, de modo a atingir um certo desempenho de arrefecimento, ou se o processo é mais eficaz quando realizada lentamente ou mais rapidamente. A câmara de imagem térmica foi implantado para analisar com precisão como os estágios de aquecimento e arrefecimento prosseguir.
"No momento, estamos utilizando estes resultados para a construção de um protótipo otimizado para um sistema de refrigeração de ar. Estamos criando um ciclo de arrefecimento em que o ar quente circula através de um lado de um conjunto de rotação dos arames com memória de forma. Vários fios são utilizados a fim de aumentar a potência de arrefecimento. O pacote é stress mecânico em um lado enquanto ele gira, aquecendo assim os fios de SMA, à medida que gira ainda mais a SMA relaxa e esfria. O ar a ser resfriado é guiado passado, o conjunto de cabo frio, refrigeração, assim, um espaço adjacente ", diz o professor Schütze de Medição Laboratório de Tecnologia da Universidade. A equipe de engenheiros Atualmente ajuste fino do processo para otimizar sua eficiência. 'Optimização adicional do processo de arrefecimento envolve modelar todas as fases de componentes e, em seguida a refinação destes modelos comparando as previsões com os resultados experimentais. Os dados da modelagem e trabalho experimental deverá permitir-nos para determinar o número ideal de fios com memória de forma para o nosso conjunto de cabo rotativa, bem como a velocidade ideal de rotação ", explica Schütze.
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