Un team di ricerca tedesco ha prototipato un impianto di riscaldamento e raffreddamento che sfrutta “muscoli” artificiali in nichel titanio
Le leghe a memoria di forma debuttano ufficialmente nel campo della climatizzazione e della refrigerazione
(Rinnovabili.it) – La climatizzazione domestica ha messo i muscoli. Letteralmente. Un gruppo di ricerca dell’Università del Saarland ha realizzato un sistema di riscaldamento/raffrescamento in grado di trasferire calore grazie a nuovi filamenti che si contraggono e si rilasciano proprio come dei tessuti muscolari. L’innovativo impianto sfrutta le capacità del nichel-titanio o il nitinolo, una lega a memoria di forma, ossia dotata della capacità di assumere ad una ben determinata forma quando riscaldata. Questo materiale rilascia calore quando viene deformato meccanicamente nel suo stato superelastico e lo assorbe quando ritorna alla forma originale. Una proprietà che ha fatto meritare al nitinolo il nome di “lega intelligente” o “filo muscolare”.
Il gruppo di scienziati, guidato dai professori Stefan Seelecke e Andreas Schütze, ha sfruttato tale capacità per creare un sistema di climatizzazione senza i convenzionali refrigeranti e con un’efficienza superiore agli impianti oggi in commercio.
Il principio su cui si basa la macchina è semplice e consiste nel sottoporre i filamenti in nichel-titanio a cicli di carico / scarico (stress e rilascio) controllati. “Le transizioni di fase risultanti che si verificano nel reticolo cristallino della lega rilascio o assorbono il calore latente, a seconda della parte del ciclo in cui si trova il materiale”, spiega Seelecke. Questo effetto è particolarmente pronunciato. “Quando i fili di nitinol precompressi vengono scaricati a temperatura ambiente, si raffreddano di ben 20 gradi“, aggiunge Felix Welsch, che ha lavorato al prototipo come parte del suo progetto di dottorato.
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Il dispositivo usa un cilindro rotante coperto di fasci di “fili muscolari”; questi sono caricati quando il cilindro ruota da un lato, aspirando il calore dall’aria e accumulandolo. Con l’operazione inversa, possono riprendere la forma originale, scaricando il calore. L’aria viene soffiata attraverso i fasci di filamenti in due camere separate. Pertanto in una camera viene riscaldata, nell’altra raffreddata e il dispositivo può quindi essere utilizzato sia come pompa di calore che come sistema per raffrescare.
Il prototipo realizzato ha dato risultati promettenti. Gli scienziati affermano che “la potenza di riscaldamento o raffreddamento del sistema è fino a trenta volte maggiore della potenza meccanica richiesta per caricare e scaricare i fili della lega” e che questo renda il loro nuovo sistema fino a 2 volte più efficicente di una pompa di calore convenzionale e tre volte rispetto a un frigorifero. “La nostra nuova tecnologia è anche rispettosa dell’ambiente e non danneggia il clima, poiché il meccanismo di trasferimento del calore non utilizza liquidi o vapori”, aggiunge Seelecke.
La prima domanda che viene da farsi è: per quanto tempo funzioneranno i fili, in ambienti a temperatura variabile, prima di divenire fragili e rompersi? Il nichel-titanio è una delle leghe a memoria di forma più resistenti sotto stress ma per poter convincere l’industria, il team dovrà mostrare innanzitutto, quanto a lungo un climatizzatore a “muscoli artificiali” sia in grado di durare.
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