Internacional. Las transiciones de fase se realizan con calor (es decir, entropía) intercambiado entre materiales y entornos. Cuando tales procesos son impulsados por la presión, el efecto de enfriamiento inducido se denomina efecto barocalórico, que es una alternativa prometedora al ciclo de compresión de vapor convencional. Para el propósito de la aplicación real, es deseable que un material tenga mayores cambios de entropía inducidos por una presión más pequeña.
Recientemente, un equipo de investigación internacional liderado por el Prof. LI Bing del Instituto de Investigación de Metales de la Academia China de Ciencias descubrió que una clase de materiales desordenados, llamados cristales de plástico, exhiben grandes efectos barocalóricos bajo una presión muy débil. Los cambios típicos de entropía son de varios cientos de julios por kilogramo por kelvin, que es diez veces mejor que los materiales anteriores.
Accediendo a instalaciones a gran escala en Japón (J-PARC y SPring-8) y Australia (ANSTO) para utilizar técnicas de dispersión de neutrones y difracción de rayos X de sincrotrón, el equipo reveló que las moléculas constituyentes de estos materiales están ampliamente desorganizadas en la orientación de las redes y estos materiales son intrínsecamente muy deformables. Como resultado, una pequeña cantidad de presión es capaz de suprimir el extenso desorden de orientación para inducir las transiciones de fase al estado ordenado y, por lo tanto, se obtienen enormes cambios de entropía inducidos por la presión. Estos dos méritos hacen que los cristales de plástico sean los mejores materiales barocalóricos hasta el momento.
Esta investigación es el primer informe de que los cambios de entropía pueden superar los cien julios por kilogramo por kelvin. Representa los mejores resultados entre todos los materiales de efecto calórico (efecto barocalórico así como sus analogías, como el efecto magnetocalórico, el efecto electrocalórico y el efecto elastocalórico), considerados como un hito. El escenario físico microscópico establecido mediante la técnica de dispersión de neutrones es útil para diseñar aún mejores materiales en el futuro.
En lo que respecta a la aplicación de refrigeración, los cristales de plástico aquí reportados son muy prometedores, dado que están disponibles en abundancia, son amigables con el medio ambiente, fáciles de manejar y de alto rendimiento. Este trabajo apunta a una nueva dirección para las tecnologías de refrigeración de estado sólido emergentes.
Fuente: Academia China de Ciencias.
