Raffreddamento a stato solido

Il lavoro di un gruppo di ricerca guidato dall'Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti sta fornendo una migliore comprensione dei materiali di raffreddamento a stato solido. Gli scienziati sperano che il raffreddamento a stato solido possa eventualmente sostituire la tradizionale tecnologia di refrigerazione a compressione di vapore con un sistema silenzioso, compatto e leggero che consentirebbe un controllo preciso della temperatura.
Sebbene la scoperta di materiali migliorati e l’invenzione di dispositivi di qualità superiore stiano già contribuendo a promuovere la crescita del nuovo metodo di raffreddamento, è essenziale una comprensione più profonda dei miglioramenti dei materiali.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato una serie di strumenti di diffusione dei neutroni per esaminare su scala atomica un materiale che gli scienziati considerano un candidato ottimale per l'uso nel raffreddamento a stato solido. Il materiale, una lega a memoria di forma magnetica di nichel-cobalto-manganese-indio, può essere deformato e quindi riportato alla sua forma originale guidandolo attraverso una transizione di fase aumentando la temperatura o applicando un campo magnetico. Quando sottoposto ad un campo magnetico, il materiale subisce una transizione di fase magnetica e strutturale, durante la quale assorbe e rilascia calore per effetto magnetocalorico. Una caratteristica chiave del materiale è la sua vicinanza a condizioni disordinate note come stati vetrosi ferrosi, perché rappresentano un modo per migliorare la capacità del materiale di immagazzinare e rilasciare calore.
I magnoni, noti anche come onde di spin, e i fononi, o vibrazioni, si accoppiano in una danza sincronizzata in piccole regioni distribuite nella disposizione disordinata degli atomi che compongono il materiale. I ricercatori hanno scoperto che i modelli di comportamento in queste piccole regioni, denominati modalità ibride localizzate magnone-fonone, hanno importanti implicazioni per le proprietà termiche del materiale.
"La diffusione dei neutroni mostra che la capacità di raffreddamento della lega magnetica a memoria di forma è triplicata dal calore contenuto in queste modalità ibride locali magnone-fonone che si formano a causa del disordine nel sistema", ha affermato Michael Manley dell'ORNL, il leader dello studio. “Questa scoperta rivela un percorso per realizzare materiali migliori per applicazioni di raffreddamento a stato solido per le esigenze della società”.

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Da -18 a -15 °C

Due delle principali associazioni di categoria del Regno Unito per l’industria degli alimenti surgelati hanno unito i loro intenti per innalzare la temperatura degli alimenti surgelati.
Il movimento The Move to -15°Cvuole aumentare da -18°C a -15°C la temperatura alla quale gli alimenti congelati vengono conservati e trasportati. Recentemente la catena di supermercati britannica Morrisons ha deciso di introdurre una variazione di 3°C sulla temperatura degli alimenti congelati in 10 dei suoi negozi.
Studi recenti hanno dimostrato che l’aumento della temperatura non compromette la sicurezza o la qualità degli alimenti, ma cambiare lo standard ridurrebbe significativamente le emissioni di carbonio. “Lo standard di -18°C non è stato rivisto da quasi un secolo”, ha commentato Phil Pluck, CEO della Cold Chain Federation. “Nel frattempo, la tecnologia, le attrezzature e i processi utilizzati per gestire la logistica a temperatura controllata sono progrediti al di là di ogni riconoscimento. “Il risultato è che ora siamo in grado di apportare questo cambiamento estremamente positivo senza mettere a repentaglio i grandi vantaggi che gli alimenti surgelati offrono ai consumatori e alle imprese”.
Rupert Ashby, amministratore delegato della British Frozen Food Federation, ha dichiarato: “Per cento anni gli alimenti surgelati hanno portato una serie di vantaggi ai consumatori e alle aziende, preservando il valore nutrizionale e offrendo maggiore qualità e varietà di prodotti a prezzi più convenienti. “Se la scienza e le prove dimostrassero che l’industria può aumentare le temperature, ciò consentirebbe al nostro settore di continuare a fornire questi vantaggi ottenendo allo stesso tempo ulteriori riduzioni delle emissioni di carbonio”.
Dando il benvenuto ai suoi ultimi membri, il presidente di Move to -15°C, Thomas Eskesen, ha dichiarato: “Lavorando insieme, possiamo avere un impatto positivo sull’ambiente. Se riuscissimo a ridefinire gli standard di temperatura degli alimenti surgelati, potremmo risparmiare 17,7 milioni di tonnellate di anidride carbonica all’anno”.

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Il cervello congelato

Un'équipe di ricercatori della Fudan University di Shanghai è riuscita a rianimare con successo un cervello umano che risulta congelato da circa 1 anno e mezzo. Il team di ricercatori ha creato un metodo di crioconservazione che permette di conservare l'integrità strutturale e la funzionalità delle cellule neurali.
La scoperta risula significativa perché potrebbe far diminuire le spese che oggi vengono sostenute per curare le malattie cerebrali. Oltre il 90% dei nuovi farmaci candidati per terapie riguardanti malattie cerebrali fallisce durante le sperimentazioni cliniche. Infatti i risultati positivi della ricerca che vengono tenuti sugli animali non sempre portano a successi quando vengono trasferiti al campo umano. Il tessuto cerebrale umano rappresenta il modello più affidabile per studiare le malattie neurali ma esso ha limitata accessibilità e manipolabilità.
Per tale ragione la crioconservazione e la ricostruzione del tessuto cerebrale vivente restano estremamente difficili.
Questo metodo di crioconservazione si basa sull'utilizzo di un composto di metilcellulosa, glicole etilenico, dimetilsolfossido e lo strumento biochimico inibitore Y27632 (denominato MEDY) per la crioconservazione di grandi organoidi corticali coltivati a lungo termine

La nuova valvola di espansione magnetica di Siemens è destinata a ridefinire i processi del ciclo di refrigerazione. Infatti impiega solo 1 secondo per passare da chiusa ad aperta al 100%.
Oltre alla velocità, Siemens afferma che la precisione della regolazione garantisce una maggiore stabilità del sistema e un'efficienza energetica extra. La valvola si chiude meccanicamente in caso di interruzione di corrente o disconnessione del cavo, fornendo ulteriore sicurezza ed eliminando la necessità di elettrovalvole aggiuntive. Ciò riduce il rischio di danni al compressore e si traduce in una progettazione semplificata delle apparecchiature e in una riduzione dei costi delle apparecchiature. Inoltre, la certificazione A3 qualifica l'MVL702 per l'uso con refrigeranti a base di idrocarburi.
Un attuatore magnetico lineare aziona direttamente la valvola, evitando attriti o giochi meccanici e senza necessità di lubrificazione. Nei test con Refra, il produttore lituano di refrigeratori, pompe di calore e apparecchiature di refrigerazione, la nuova valvola di espansione magnetica ha aumentato il COP durante il riscaldamento dell'8,3%. La valvola ad azionamento magnetico ha ottenuto questo risultato attraverso una combinazione di risposta rapida e posizionamento estremamente accurato rispetto a una tradizionale valvola di espansione elettronica azionata da un motore passo-passo. Queste caratteristiche consentono al sistema di controllo di far funzionare il circuito in modo che il refrigerante in uscita dall'evaporatore abbia il surriscaldamento più basso possibile.
In definitiva, l’aumento del COP potrebbe potenzialmente consentire a una pompa di calore di fornire fino al 21% di calore in più utilizzando il 14% di energia in meno, afferma Siemens. Oltre ad aumentare il COP, i valori di surriscaldamento più bassi determinano temperature dell'evaporatore più elevate che consentono all'unità di funzionare più a lungo prima che sia necessario lo sbrinamento.

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Ultimo aggiornamento: - 05/09/2024

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