Geladeiras de estado sólido viabilizadas por termoelétricos nanoengenheirados

Mec?nica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/06/2025

Geladeiras de estado s?lido

Uma nova tecnologia de refrigera??o termoel?trica de estado s?lido, de fabrica??o f?cil e barata, mesmo usando materiais nanoengenheirados, mostrou-se duas vezes mais eficiente do que os melhores dispositivos termoel?tricos dispon?veis comercialmente.

? um avan?o que oferece uma alternativa escal?vel ? refrigera??o tradicional baseada em compressores, em um momento em que cresce a demanda global por solu??es de refrigera??o mais compactas, confi?veis e energeticamente eficientes.

A tecnologia ? o resultado de 10 anos de pesquisa em materiais termoel?tricos nanoengenheirados, conhecidos como "estruturas de super-rede projetadas hierarquicamente". Inicialmente desenvolvido para aplica??es m?dicas, em terapias de resfriamento n?o invasivas para pr?teses, o material agora est? pronto para voos para longos.

"Esta demonstra??o pr?tica em condi??es do mundo real da refrigera??o utilizando novos materiais termoel?tricos demonstra as capacidades dos filmes finos nanoengenheirados," disse Rama Venkatasubramanian, do Laborat?rio de F?sica Aplicada Johns Hopkins, nos EUA. "Isso marca um avan?o significativo na tecnologia de refrigera??o e prepara o terreno para traduzir os avan?os em materiais termoel?tricos em aplica??es pr?ticas de refrigera??o em larga escala e com efici?ncia energ?tica."

Refrigera??o termoel?trica

A refrigera??o termoel?trica resfria usando el?trons para mover o calor atrav?s de materiais semicondutores especializados, eliminando a necessidade de pe?as m?veis ou gases nocivos, tornando esses refrigeradores de estado s?lido silenciosos, compactos, confi?veis e sustent?veis.

Materiais termoel?tricos j? s?o usados em dispositivos pequenos, como minigeladeiras, mas sua efici?ncia limitada, baixa capacidade de bombeamento de calor e incompatibilidade com a fabrica??o escal?vel de chips semicondutores t?m historicamente impedido seu uso mais amplo em sistemas de alto desempenho.

Mas passar dos materiais s?lidos tradicionais para os materiais nanoengenheirados mostrou-se uma op??o mais do que vantajosa. A melhoria alcan?ada atingiu quase 100% na efici?ncia em rela??o aos materiais termoel?tricos tradicionais ? temperatura ambiente (cerca de 25 ?C).

Em termos de material, a melhoria alcan?a quase 75% na efici?ncia em n?vel de dispositivo em m?dulos termoel?tricos e 70% na efici?ncia em um sistema de refrigera??o totalmente integrado. Os testes foram realizados em condi??es que envolveram quantidades significativas de bombeamento de calor, para replicar uma opera??o pr?tica realista.

Produ??o em massa

Al?m de melhorar a efici?ncia, a tecnologia de pel?cula fina utiliza consideravelmente menos material - apenas 0,003 cent?metro c?bico, aproximadamente o tamanho de um gr?o de areia, por unidade de refrigera??o. Essa redu??o de material significa que os materiais termoel?tricos nanoengenheirados podem ser produzidos em massa usando ferramentas de produ??o de chips semicondutores, diminuindo os custos a ponto de viabilizar sua ampla ado??o no mercado.

"Essa tecnologia de pel?cula fina tem o potencial de crescer, passando de alimentar sistemas de refrigera??o de pequena escala para dar suporte a aplica??es de sistemas de ar-condicionado em grandes edif?cios, de forma semelhante ? forma como as baterias de ?ons de l?tio foram dimensionadas para alimentar dispositivos t?o pequenos quanto telefones celulares e t?o grandes quanto ve?culos el?tricos," disse Venkatasubramanian.

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