Los científicos de la Universidad de Maryland UMD han desarrollado un novedoso material de enfriamiento elastocalórico, compuesto por una aleación de níquel Ni -titanio Ti y esculpido con tecnología aditiva, que es altamente eficiente, ecológico y fácil de escalar.para uso comercial. El estudio fue publicado en la revista ciencia el 29 de noviembre
La tecnología de enfriamiento, utilizada en sistemas de refrigeración y HVAC en todo el mundo, es un negocio multimillonario. El enfriamiento por compresión de vapor, que ha dominado el mercado durante más de 150 años, no solo se ha estancado en lo que respecta a la eficiencia, sino que también utiliza productos químicosrefrigerantes con alto potencial de calentamiento global PCG. El enfriamiento elastocalórico de estado sólido, donde se aplica tensión a los materiales para liberar y absorber el calor latente, ha estado en desarrollo durante la última década y es uno de los pioneros en el proceso.llamadas tecnologías alternativas de enfriamiento. Se encuentra que las aleaciones con memoria de forma SMA muestran un importante efecto de enfriamiento elastocalórico; sin embargo, la presencia de histéresis trabajo perdido en cada ciclo y causa de fatiga de los materiales y eventual falla sigue siendo un desafío.
Con ese fin, un equipo internacional de colaboradores dirigido por UMD A. El profesor de la Escuela de Ingeniería James Clark Ichiro Takeuchi ha desarrollado un material de enfriamiento elastocalórico mejorado que utiliza una mezcla de metales de níquel y titanio, forjado con una impresora 3D, que no solo espotencialmente más eficiente que la tecnología actual, pero es completamente 'verde'. Además, puede ampliarse rápidamente para su uso en dispositivos más grandes.
"En este campo de tecnologías de enfriamiento alternativas, es muy importante trabajar tanto en el extremo de los materiales como en el extremo de los sistemas; tenemos la suerte de contar con un equipo altamente calificado de expertos en UMD College Park para trabajar en ambostermina ", dijo el profesor Takeuchi." Es solo cuando estos dos esfuerzos se alinean estrechamente que se avanza rápidamente, lo que nuestro equipo pudo hacer ".
Comparativamente hablando, hay tres clases de tecnología de enfriamiento calórico: magnetocalórica, electrocalórica y elastocalórica, todas las cuales son 'verdes' y sin vapor. La magnetocalórica, la más antigua de las tres, ha estado en desarrollo durante 40 años yahora está a punto de ser comercializado.
"La necesidad de tecnología aditiva, también conocida como impresión 3D, en este campo es particularmente aguda porque estos materiales también actúan como intercambiadores de calor, entregando enfriamiento a un medio como el agua", dijo Takeuchi.
Takeuchi ha estado desarrollando esta tecnología durante casi una década; recibió la Invención destacada del año de la UMD por esta investigación en 2010, y el DOE clasificó el enfriamiento elastocalórico, también conocido como enfriamiento termoelástico, # 1 como el "más prometedor"de tecnología de enfriamiento alternativa en 2014, y está un paso más cerca de la comercialización.
"La clave de esta innovación que es fundamental, pero que no se discute con frecuencia, es que los materiales se fatigan, se desgastan", dijo Takeuchi. "Este es un problema cuando la gente espera que sus refrigeradores duren una década o más.Entonces, abordamos el problema en nuestro estudio ".
El equipo probó su creación en gran medida: el material experimentó un millón de ciclos durante un período de cuatro meses y aún mantuvo su integridad ". Algunos materiales elastocalóricos conocidos comienzan a mostrar degradación en el comportamiento de enfriamiento después de solo cientos de ciclos. Para nuestra sorpresa, elel nuevo material que sintetizamos no mostró cambios después de un millón de ciclos ", dijo Hou, el primer autor del trabajo. La fabricación de aditivos metálicos que utiliza un láser para fundir y luego mezclar metales en forma de polvo. Al controlar la alimentación del polvo, el equipo fuecapaz de producir nanocompuestos que dieron lugar a la integridad mecánica robusta en el material.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :