Pesquisadores do Reino Unido e da Espanha identificaram um sólido ecologicamente correto que pode substituir os gases ineficientes e poluentes usados ​​na maioria dos refrigeradores e condicionadores de ar.

Quando colocado sob pressão, os cristais plásticos de neopentilglicol produzem enormes efeitos de resfriamento - o suficiente para serem competitivos com os refrigerantes convencionais. Além disso, o material é barato, amplamente disponível e funciona próximo à temperatura ambiente. Os detalhes são publicados no jornal Nature Communications .

Os gases atualmente usados ​​na grande maioria dos refrigeradores e condicionadores de ar - hidrofluorocarbonos e hidrocarbonetos (HFCs e HCs) - são tóxicos e inflamáveis. Quando eles vazam para o ar, eles também contribuem para o aquecimento global.

"Geladeiras e condicionadores de ar baseados em HFCs e HCs também são relativamente ineficientes, "disse o Dr. Xavier Moya, da Universidade de Cambridge, que liderou a pesquisa com o professor Josep Lluís Tamarit, da Universitat Politècnica de Catalunya. “Isso é importante porque a refrigeração e o ar condicionado atualmente consomem um quinto da energia produzida no mundo, e a demanda por resfriamento só está aumentando. "

Para resolver esses problemas, cientistas de materiais em todo o mundo têm procurado refrigerantes sólidos alternativos. Moya, um Royal Society Research Fellow no Departamento de Ciência e Metalurgia de Materiais de Cambridge, é um dos líderes neste campo.

Em sua pesquisa recém-publicada, Moya e colaboradores da Universitat Politècnica de Catalunya e da Universitat de Barcelona descrevem as enormes mudanças térmicas sob pressão alcançadas com os cristais plásticos.

As tecnologias de resfriamento convencionais dependem das mudanças térmicas que ocorrem quando um fluido comprimido se expande. A maioria dos dispositivos de resfriamento funciona comprimindo e expandindo fluidos como HFCs e HCs. Conforme o fluido se expande, diminui a temperatura, resfriar seus arredores.

Com sólidos, o resfriamento é obtido alterando a estrutura microscópica do material. Essa mudança pode ser alcançada pela aplicação de um campo magnético, um campo elétrico ou por meio de força mecânica. Por décadas, esses efeitos calóricos ficaram para trás nas mudanças térmicas disponíveis nos fluidos, mas a descoberta de efeitos barocalóricos colossais em um cristal plástico de neopentilglicol (NPG) e outros compostos orgânicos relacionados nivelou o campo de jogo.

Devido à natureza de suas ligações químicas, materiais orgânicos são mais fáceis de comprimir, e o NPG é amplamente utilizado na síntese de tintas, poliésteres, plastificantes e lubrificantes. Não só está amplamente disponível, mas também é barato.

Moléculas de NPG, composto de carbono, hidrogênio e oxigênio, são quase esféricos e interagem apenas fracamente. Essas ligações soltas em sua estrutura microscópica permitem que as moléculas girem com relativa liberdade.

A palavra "plástico" em "cristais plásticos" não se refere à sua composição química, mas sim à sua maleabilidade. Cristais plásticos ficam na fronteira entre sólidos e líquidos.

A compressão do NPG produz mudanças térmicas sem precedentes devido à reconfiguração molecular. A mudança de temperatura alcançada é comparável àquelas exploradas comercialmente em HFCs e HCs.

A descoberta de efeitos barocalóricos colossais em um cristal plástico deve trazer os materiais barocalóricos para a vanguarda da pesquisa e desenvolvimento para alcançar um resfriamento seguro e ecológico sem comprometer o desempenho.

Moya agora está trabalhando com a Cambridge Enterprise, o braço de comercialização da Universidade de Cambridge, para trazer essa tecnologia ao mercado.