Pero el miniprototipo que el equipo dirigido por los profesores Stefan Seelecke y Paul Motzki presentará en laFeria de Hannoverdel 22 al 26 de abril es innovador: demuestra que los elastocalóricos se están convirtiendo en una solución viable para aplicaciones prácticas.Esta tecnología de refrigeración y calefacción respetuosa con el clima es mucho más eficiente energéticamente y sostenible que los métodos actuales.

El equipo de investigación está desarrollando la nueva calefacción ytecnología de enfriamientoen múltiples proyectos de investigación en la Universidad del Sarre y en el Centro de Mecatrónica y Tecnología de Automatización (ZeMa).

La nueva tecnología, que ahora está integrada en un prototipo de refrigerador pequeño y compacto, se basa en un principio increíblemente simple: el calor se elimina de un espacio estirando cables y soltándolos nuevamente.Conocidos como "músculos artificiales", los cables con memoria de forma fabricados de nitinol superelástico absorben el calor en la cámara de refrigeración y lo liberan al exterior.

"Nuestro proceso elastocalórico nos permite alcanzar diferencias de temperatura de unos 20 grados centígrados sin utilizar refrigerantes perjudiciales para el clima y de una manera mucho más eficiente energéticamente que las tecnologías convencionales actuales", explica el profesor Stefan Seelecke, investigador en la Universidad de Saarland y en el Centro de Saarbrücken.de Mecatrónica y Tecnología de Automatización (ZeMa).

La eficiencia de los materiales elastocalóricos es más de diez veces mayor que la de los sistemas de aire acondicionado o refrigeradores actuales.El Departamento de Energía de EE.UU. y la Comisión de la UE han declarado que la tecnología de refrigeración desarrollada en Saarbrücken es la alternativa más prometedora a los procesos existentes.Puede extraer calor de espacios mucho más grandes que la pequeña cámara de enfriamiento que los ingenieros están utilizando ahora para demostrar los elastocalóricos en la Hannover Messe.También puede suministrar calor a espacios mucho más grandes.La transferencia de calor a través de cables superelásticos también funciona para aplicaciones de calefacción.En vista del cambio climático, la escasez de energía y la creciente demanda de refrigeración y calefacción, el proceso representa una solución muy prometedora para el futuro.

Para transportar calor, los investigadores utilizan el "superpoder" especial delmúsculos artificialeshecho de nitinol: memoria de forma.Los cables fabricados con esta aleación recuerdan su forma original y vuelven a ella después de haber sido deformados o estirados.Al igual que los músculos que se flexionan, pueden alargarse y luego volver a acortarse, y también pueden tensarse y relajarse.La razón de esto se encuentra en lo más profundo del nitinol, que tiene dos redes cristalinas, dos fases que pueden transformarse entre sí.A diferencia del agua, cuyas fases son sólida, líquida y gaseosa, las dos fases del nitinol son ambas sólidas.

Durante estas transiciones de fase de la estructura cristalina, los cables absorben calor y lo liberan nuevamente."El material con memoria de forma libera calor cuando se estira en un estado superelástico y absorbe calor cuando se libera", explica el profesor Paul Motzki, profesor interinstitucional en la Universidad del Sarre y en ZeMa, donde dirige el departamento de Sistemas de Materiales Inteligentes.grupo de investigación.El efecto se intensifica si se agrupan numerosos cables juntos; debido a su mayor superficie, absorben y liberan más calor.

Aunque el principio puede parecer muy simple al principio, las cuestiones de investigación que deben abordarse para construir un circuito de refrigeración son muy complejas.En el mini refrigerador que el equipo de investigación está presentando actualmente en Hannover, un mecanismo de leva patentado y especialmente diseñado hace girar continuamente haces de alambres de nitinol de 200 micrones de espesor alrededor de una cámara de enfriamiento circular.

"A medida que se mueven en círculo, se cargan mecánicamente por un lado, es decir, se estiran y se descargan por el otro", explica Ph.D.El estudiante Lukas Ehl, que trabaja en el sistema de refrigeración.El aire se canaliza a través de los haces giratorios hacia la cámara de enfriamiento, donde los cables se descargan y absorben el calor del aire.Luego, el aire circula continuamente alrededor de los cables descargados en la cámara de enfriamiento.A medida que continúan girando, los cables transportan calor fuera de la cámara de enfriamiento y lo liberan cuando se estiran fuera de la cámara de enfriamiento.

"Con este método la cámara de refrigeración se enfría a unos 10-12 grados centígrados", explica el estudiante Nicolas Scherer, que investiga en el proyecto su tesis de máster.

Los ingenieros de Saarbrücken investigan cómo el accionamiento mantiene los cables en constante movimiento, cómo son los flujos de aire, de qué modo son más eficientes los procesos, cuántos cables hay que agrupar, con qué fuerza se deben estirar idealmente durante un tiempo determinado.nivel de enfriamiento y mucho más.También han desarrollado software que les permite ajustar la tecnología de calefacción y refrigeración para diferentes aplicaciones y simular y planificar sistemas de refrigeración.También investigan el ciclo completo, desde la producción de materiales y el reciclaje hasta la producción.

Los refrigeradores son sólo el comienzo."Queremos aprovechar el potencial innovador de los elastocalóricos en una amplia gama de aplicaciones, como la refrigeración industrial, la refrigeración de vehículos eléctricos para avanzar en la movilidad eléctrica y también en los electrodomésticos", explica Paul Motzki.

La nueva tecnología es el resultado de más de una década de investigación en varios proyectos de investigación y múltiples proyectos de tesis doctorales premiados.En el proyecto DEPART!Saar, los investigadores colaboran con otras instituciones de investigación y socios industriales.El objetivo es dar lugar a nuevos formatos de transferencia de tecnología y acelerar el camino hacia el mercado.En varios proyectos de investigación y tesis doctorales, los ingenieros también han desarrollado un demostrador de refrigeración y calefacción que funciona continuamente y muestra cómo los elastocalóricos pueden enfriar y calentar el aire.

En la feria de Hannover, los expertos en sistemas de materiales inteligentes de Saarbrücken mostrarán también la versatilidad de su tecnología con memoria de forma en forma de accionamientos inteligentes en miniatura, pinzas robóticas energéticamente eficientes y brazos robóticos blandos con forma de trompa de elefante.