Tsukuba (Giappone) – Un team di ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) e dell’Università di Tsukuba, in Giappone, ha sviluppato un nuovo sistema di raffreddamento allo stato solido che utilizza il calore al posto dell’energia elettrica per azionare il processo. I risultati sono stati pubblicati su Nature Energy.
Il principio è basato su due sottilissime pellicole in lega di nichel-titanio con funzioni complementari. La prima, riscaldata, si contrae grazie all’effetto memoria di forma e converte direttamente l’energia termica in lavoro meccanico. Il movimento viene trasferito alla seconda pellicola, dove cicli di carico e scarico modificano reversibilmente la struttura cristallina generando freddo. In questo modo il calore sostituisce l’attuatore elettrico normalmente utilizzato nei sistemi di raffreddamento elastocalorico. “L’innovazione fondamentale consiste nel combinare due funzioni complementari delle leghe a memoria di forma: una pellicola converte il calore in lavoro meccanico e l’altra converte questo lavoro in freddo”, ha spiegato Jingyuan Xu, responsabile dello Young Investigator Group dello ZEco Thermal Lab del KIT.
Il prototipo, con un attuatore alla temperatura di 86°C, ha raggiunto una differenza di temperatura di 4°C a livello del componente, mentre la variazione di temperatura nel refrigerante elastocalorico è stata di quasi 13°C. Il sistema ha funzionato anche con una fonte di calore esterna a 130°C, dimostrando la possibilità di utilizzare sorgenti termiche reali.
L’attuale configurazione è una prova di fattibilità e non è ancora ottimizzata per massimizzare la capacità frigorifera. I ricercatori stanno lavorando al collegamento in parallelo di più pellicole per aumentare la capacità. Tra le possibili applicazioni figurano il raffreddamento dei processori dei computer, che potrebbero utilizzare il proprio calore di scarto, e il raffreddamento dell’elettronica dei veicoli sfruttando il calore prodotto dal gruppo motopropulsore. “Crediamo che questo sia solo l’inizio”, ha affermato Xu. “Aumentando la scala di questa tecnologia vogliamo sviluppare sistemi di raffreddamento compatti che sfruttino fonti di calore ampiamente disponibili per un raffreddamento sostenibile”.
Lo studio è stato realizzato in collaborazione con l’Università di Tsukuba e finanziato dalla Carl Zeiss Foundation, dalla Baden-Württemberg Foundation e dalla Hector Fellow Academy.
