Refrigerador magnético sin freón ni compresor ✛ ✎

Original: "Magnetocaloric effect of Fe47.5Ni37.5Mn15 bulk and nanoparticles: A cost-efficient alloy for room temperature magnetic refrigeration"
arXiv:2410.15776 · 2024-10-21 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 1 min
Científicos proponen una aleación barata para refrigeración magnética que funciona a temperatura ambiente.

Un refrigerador común comprime un gas que daña el planeta. Una alternativa es la refrigeración magnética. Dentro de ciertos materiales, los átomos se comportan como un enjambre de brújulas miniatura. Encienda el imán: todas las brújulas giran a la vez en la misma dirección, liberando calor. Apáguelo: las agujas vuelven al caos, absorbiendo calor del entorno. Este ciclo puede enfriar sin ruido ni refrigerante dañino.

Los científicos tomaron hierro, níquel y manganeso, materiales fáciles de conseguir, y fundieron una pieza de aleación. En ella, las brújulas trabajan al unísono a temperatura ambiente, absorbiendo casi 300 julios de energía por cada kilogramo, suficiente para un electrodoméstico. Luego intentaron convertir la aleación en nanopolvo para potenciar el efecto gracias a sus tamaños ultrapequeños. Pero el tratamiento con láser saturó sin querer las partículas con carbono. Los átomos extraños desajustaron las brújulas, y el enfriamiento se desplazó lejos de las marcas de temperatura ambiente.

El principal enemigo del refrigerador magnético no es el calor, sino el carbono. Incluso una ínfima impureza rompe la danza coordinada de las agujas magnéticas.

Conclusión: las aleaciones baratas funcionan de maravilla mientras permanezcan íntegras. Para dar el salto a la nanotecnología, se necesitan métodos sin contaminación por carbono. Los refrigeradores silenciosos y seguros están más cerca de lo que parece, pero los caprichos de los materiales no tienen prisa por abrirles camino.

El efecto, descubierto en 1881, esperó su momento durante más de cien años: solo las aleaciones baratas lograron sacar la refrigeración magnética de los laboratorios.

En «Dune», en Arrakis no hay compresores; quizá algún día los sistemas magnéticos sean igual de silenciosos e invisibles.

\Delta S_M(T,B) = \int_{B_1}^{B_2} \left( \frac{\partial M(T,B)}{\partial T} \right)_B dB
Permite calcular el efecto magnetocalórico a partir de mediciones de magnetización a diferentes temperaturas y campos.
D = \frac{K \lambda}{\beta \cos \theta}
Relaciona el ancho del pico de rayos X con el tamaño promedio de los cristalitos; se usó para verificar el tamaño de las nanopartículas.
Científicos
Ludwig BoltzmannJames Clerk MaxwellRudolf ClausiusJacob BekensteinStephen HawkingEdward Witten
Conceptos
refrigeración magnética transición magnética temperatura de curie nitruro de aluminio ley de Curie superconductividad a temperatura ambiente nanomaterial manganeso criostato efecto Kondo disprosio catálisis con materiales de carbono nitruro de niobio níquel efecto hall térmico magnetorresistencia molibdeno milikelvin