Une approche plus propre de la réfrigération utilisant un métal compressible

Rapport du 31 mai 2023

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par Bob Yirka , Tech Xplore

Une équipe de scientifiques des matériaux de l'Université du Maryland, travaillant avec un collègue de l'Université de Jiaotong et un autre de l'Université de Beihang, toutes deux en Chine, a développé une approche plus propre pour construire des systèmes de refroidissement basée sur l'utilisation d'un métal compressible. Leurs recherches sont publiées dans la revue Science.

Les matériaux de refroidissement utilisés dans les réfrigérateurs sont nocifs pour l’environnement et les ingénieurs recherchent une alternative plus propre. L'un de ces chercheurs est Ichiro Takeuchi de l'Université du Maryland. Au cours de la dernière décennie, lui et son équipe ont travaillé pour trouver un moyen d’utiliser des matériaux électrocaloriques comme agents de refroidissement.

De tels matériaux subissent des changements de température lorsqu'ils sont étirés ou sont comprimés en raison de transitions de phase. Plus précisément, lui et ses collègues ont travaillé avec des fils en nickel et en titane (NiTi), qui se sont révélés électrocaloriques, pour construire des systèmes de refroidissement. De nombreux défis d’ingénierie font obstacle à la création d’un produit commercialement viable, mais dans ce nouvel effort, ils ont surmonté plusieurs de ces défis.

Deux des plus grands défis concernent la récupération efficace des fluides (l'eau est utilisée comme échange de chaleur) et les moyens de réduire les pertes de chaleur résultant du frottement. Les solutions ont consisté à utiliser des faisceaux plus denses de tubes NiTi et un actionneur amélioré, qui applique le regroupement des charges. Leur système utilise deux faisceaux connectés à l'aide de l'actionneur : au fur et à mesure que les charges sont regroupées et dégroupées, le système passe par des cycles de compression sur le NiTi, qui entraîne le refroidissement, et donc la réfrigération.

Le modèle dispose de deux modes, en fonction de la quantité d'eau dans le système : un mode a été conçu pour optimiser le refroidissement et l'autre pour la plage de température. Le système s'est avéré capable de refroidir un système de 22,5K.

L'équipe reconnaît que son système n'est pas encore prêt pour la commercialisation, mais s'attend à ce que certaines améliorations le rendent ainsi. Ils prévoient d'améliorer son efficacité en améliorant l'actionneur et en modifiant les pourcentages de nickel et de titane utilisés pour fabriquer les tubes.

Plus d'information: Suxin Qian et al, Système de refroidissement élastocalorique multimode haute performance, Science (2023). DOI : 10.1126/science.adg7043