Tecnologia do tamanho de grão reduz gasto de energia em 70% e dobra eficiência de refrigeração

O campo da engenharia de refrigeração está prestes a passar por uma revolução, graças ao desenvolvimento inovador de materiais termoelétricos pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (APL), em parceria com a Samsung Electronics. Este avanço promete transformar a forma como lidamos com a refrigeração, eliminando a necessidade de partes móveis ou fluidos nocivos, e dobrando a eficiência em comparação com os métodos tradicionais disponíveis atualmente.

O Avanço Promissor da Tecnologia Nanoengenheirada

Em colaboração com a Samsung Electronics, o APL liderou a criação de um material termoelétrico chamado CHESS (Controlled Hierarchically Engineered Superlattice Structures). Este material é composto por filmes finos nanoengenheirados que aproveitam o efeito Peltier para transferir calor por meio do movimento de elétrons. Esta solução é até 100% mais eficiente do que os materiais termoelétricos convencionais em torno da temperatura ambiente (~25ºC), conforme atestam os testes realizados. Além disso, o tamanho do material é de apenas 0,003 cm³, similar a um grão de areia, conferindo uma aplicação prática especialmente vantajosa em produtos onde economia de espaço e eficiência são essenciais.

Impacto no Mercado de Refrigeração

A introdução da tecnologia CHESS gera expectativa de grandes mudanças no mercado de refrigeração. Além de serem energeticamente mais eficientes, os dispositivos dotados desta tecnologia são projetados para serem mais compactos e silenciosos, sem necessidade de manutenção frequente. Isso também representa um potencial econômico significativo, já que tal tecnologia poderá reduzir custos operacionais ao substituir sistemas baseados em compressores e fluidos refrigerantes que são regulamentados sob normas ambientais rigorosas como o Protocolo de Montreal.

A Integração da AI e a Tendência Sustentável

Com a Samsung planejando integrar CHESS em seus produtos como refrigeradores inteligentes com AI Hybrid Cooling, apresentados no CES 2025, o uso de inteligência artificial para otimização do controle de temperatura é uma forte tendência. Essa abordagem não apenas maximiza a eficiência energética, mas também alinha-se com os modernos princípios de digitalização de dispositivos domésticos. Tal integração promete não apenas aprimorar o uso no âmbito doméstico, mas também impactar aplicações industriais nos setores comercial, médico, e até no campo aeroespacial.

Desafios e Oportunidades

Apesar do potencial promissor, a escalabilidade da produção ainda é um aspecto crítico a ser superado. Embora a tecnologia tenha avançado substancialmente, a transição para produção em massa com custos competitivos é um passo fundamental antes que CHESS possa substituir tecnologias de refrigeração convencionais amplamente utilizadas. Contudo, o sucesso desta tecnologia não apenas aborda desafios relacionados à sustentabilidade e eficiência energética, como também abre amplas oportunidades para inovação na área de HVAC, armazenamento de vacinas em regiões remotas, além de eletrônicos portáteis.

Pontes para o Futuro da Refrigeração

O futuro da refrigeração, reforçado pela tecnologia CHESS, caracteriza um marco na engenharia de materiais termoelétricos, impulsionado pela colaboração entre pesquisa acadêmica e aplicação industrial. À medida que esses avanços são testados em larga escala e aperfeiçoados, há um caminho promissor para aplicações não apenas em refrigeradores, mas também em novos mercados que demandam eficiência energética e soluções ambientalmente sustentáveis. Essas inovações são mais do que meras melhorias incrementais, representam uma reformulação fundamental da forma como utilizamos e pensamos sobre tecnologia de refrigeração para um futuro mais sustentável.

Reflexão do Time do Blog da Engenharia

1. A tecnologia CHESS destaca o potencial dos materiais nanoengenheirados para resolver desafios complexos no setor de refrigeração.
2. A integração de IA para otimizar o controle de temperatura dos sistemas apresenta um interessante caso de uso para tecnologia multidisciplinar.
3. A transição para tecnologias de refrigeração mais limpas e eficientes sublinha a importância da inovação contínua na engenharia para abordar questões ambientais urgentes.

Via: https://interestingengineering.com/science/samsung-us-thermoelectric-material-cooling