El doctor José Luis Sánchez Llamazares, investigador de la División de Materiales Avanzados y el postdoctorante del IPICYT Jonathan Zamora Mendieta, en colaboración con investigadores de la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Dr. César F. Sánchez Valdés y de la Universidad de Oviedo de España, Dr. Pablo Álvarez Alonso, han desarrollado experimentalmente y demostrado la eficacia de un nuevo método para fabricar refrigerantes magnetocalóricos para usarse en sistemas de refrigeración a estado sólido, que tienen la cualidad de ser más eficiente energéticamente y ecológicamente que los actuales.
El trabajo, que ha sido publicado en la prestigiosa revista de Ciencias de Materiales Journal of Alloys and Compounds (Elsevier), lleva por título (en español): “Diseño y fabricación de un compósito magnetocalórico criogénico mediante la sinterización por chispa y plasma basado en las fases de Laves RAl2 con R= Er, Ho”. En el mismo, los autores proponen y muestran la eficacia del método de sinterización por chispa y plasma (conocido en inglés como Spark Plasma Sintering, SPS), para obtener un material magnetocalórico de dos componentes con propiedades termomagn, cuya apliapara debajo de la tamperatura ambiente. Estos refrigeradores que funcionan a bajas ric properties of éticas previamente diseñadas para su utilización como refrigerante para la nueva tecnología de refrigeración magnética.
“Las propiedades magnetocalóricas de algunos sólidos aplicadas a la refrigeración magnética son la base de una nueva tecnología de refrigeración que se viene desarrollando aceleradamente en el mundo. La importancia de la misma radica en que, a diferencia de la tecnología que usamos actualmente, no contamina el medio ambiente y posee mayor eficiencia energética”, señaló el Investigador del IPICYT, adscrito a la División de Materiales Avanzados.
Sánchez Llamazares dijo que las nuevas tecnologías de refrigeración basadas en materiales sólidos se vienen investigando intensamente en el mundo y se prevé que en los próximos años irán sustituyendo progresivamente la actual que utilizan gases que contaminan el medio ambiente y cuya eficiencia energética ha llegado a su límite.
“Además de su uso en neveras y aires acondicionados con fines domésticos, industriales y en medios de transporte, mediante esta tecnología se pueden construir también sistemas de refrigeración que se utilizan a bajas temperaturas, cuya aplicación principal es en sistemas para licuar gases como el nitrógeno, hidrógeno y oxígeno, de amplia utilización actual y futura”, explica el doctor en Ciencias Físicas por la Universidad de La Habana.
Mediante el nuevo método desarrollado en el IPICYT, se seleccionan los componentes, se modela la curva que se desea para sistema de refrigeración, y se les mezcla en la proporción calculada para convertirlos en una pieza sólida con una forma y tamaño definidos mediante la técnica metalúrgica de sinterización por chispa y plasma. Las propiedades magnetocalóricas calculadas se reproducen en la pieza obtenida.
“El potencial del método radica en que utilizando la técnica de SPS se puede fabricar un material compuesto que cubre el rango de temperatura necesario en un refrigerador. Además, esta técnica metalúrgica está bien establecida industrialmente y se usa actualmente para fabricar un sinnúmero de piezas de materiales metálicos y cerámicos. En este caso, se aplicaría para producir el material refrigerante que requieren los refrigeradores magnéticos. El método desarrollado permite fabricar compósitos refrigerantes que operen en distintos rangos de temperatura”, finaliza el investigador Nivel 3 del Sistema Nacional de Investigadores en México.
Datos técnicos
Diseño y fabricación de un compuesto magnetocalórico de dos fases altamente denso (> 97%) que opera en el rango de temperaturas criogénicas basado en las fases de Laves binarias HoAl2 y ErAl2 con una curva de efecto magnetocalórico en forma de meseta previamente diseñada a partir de estos componentes para un campo magnético de 2 Tesla. Esta dependencia particular se obtuvo a partir de las curvas individuales de los dos materiales de partida, o precursores, para la composición de 28% en peso de ErAl2 y 72% de HoAl2.
REFERENCIA
“Design and fabrication of a cryogenic magnetocaloric composite by spark plasma sintering based on the RAl2 Laves phases (R= Ho, Er)”, J.L. Sánchez Llamazares, J. Zamora, C.F. Sánchez-Valdés, P. Álvarez-Alonso, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 831 (2020) 154779 (ISSN-print: 0925-8388; Ed. Elsevier; Netherlands; DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154779).
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