Adieu aux ventilateurs : une nouvelle technologie promet d'être l'avenir du refroidissement ! De quoi s'agit-il ?
Il existe une nouvelle façon d'améliorer les systèmes de réfrigération existants. Grâce à des matériaux innovants, la science nous rapproche de processus plus efficaces et durables, au bénéfice des consommateurs et de l'environnement.
La recherche de méthodes de refroidissement plus efficaces et plus durables a incité les scientifiques de l'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) à explorer des matériaux innovants. Les progrès réalisés jusqu'à présent pourraient révolutionner la manière dont nous refroidissons nos maisons, nos voitures et nos appareils électroniques.
Ce laboratoire, spécialisé dans les sciences et les technologies et géré par le ministère américain de l'énergie, étudie l'une des technologies les plus prometteuses. Il s'agit du refroidissement à l'état solide, qui offre de nombreux avantages par rapport aux systèmes traditionnels.
Qu'est-ce que le refroidissement à l'état solide ?
Le refroidissement à l'état solide repose sur des matériaux spéciaux qui absorbent et libèrent la chaleur lorsqu'ils sont exposés à un champ magnétique, ce qui élimine le besoin de liquides de refroidissement traditionnels et de pièces mobiles. Cette approche est non seulement plus efficace, mais aussi plus respectueuse de l'environnement. De plus, ces systèmes sont plus silencieux, plus compacts et capables de contrôler la température avec précision.
Ce matériau a la capacité de changer de forme et de revenir à son état initial lorsqu'il est chauffé ou exposé à un champ magnétique, un processus connu sous le nom d'"effet magnétocalorique". Au cours de cette transition de phase, le matériau absorbe la chaleur de son environnement et la libère ensuite, refroidissant ainsi l'environnement.
Efficacité et potentiel de la réfrigération à l'état solide
La clé de l'efficacité de l'alliage réside dans sa structure atomique, qui est proche d'un état désordonné appelé état vitreux ferroïque. Ces états améliorent la capacité du matériau à stocker et à libérer la chaleur.
En utilisant des outils avancés, les chercheurs ont découvert des motifs synchronisés de vibrations (phonons) et d'ondes magnétiques (magnons) à l'intérieur du matériau, appelés modes hybrides localisés magnon-phonon. Ces modes affectent de manière significative les propriétés thermiques du matériau.
Lorsqu'un champ magnétique est appliqué, ces modes hybrides modifient les vibrations du matériau, altérant sa stabilité et son comportement. Ce changement augmente la capacité du matériau à stocker et à libérer la chaleur, triplant ainsi le pouvoir de refroidissement de l'alliage magnétique à mémoire de forme.
Avantages pour l'environnement
Les méthodes de refroidissement traditionnelles reposent sur des réfrigérants qui peuvent être nocifs pour l'environnement et sur des systèmes mécaniques complexes qui sont bruyants et susceptibles de tomber en panne. En revanche, le refroidissement à semi-conducteurs offre une alternative plus propre, plus silencieuse et plus efficace.
Les recherches de l'ORNL représentent une étape importante vers un mode de vie plus durable, en offrant une vision de l'avenir de la réfrigération. La capacité de ces matériaux innovants à améliorer l'efficacité et à réduire l'impact sur l'environnement en fait une option intéressante pour toute une série d'applications, de la réfrigération domestique à la réfrigération industrielle.
Votre ordinateur pourrait être refroidi de la sorte !
Un exemple notable de la manière dont cette technologie peut être appliquée dans le monde réel est le système de refroidissement innovant appelé AirJet de la société américaine Frore Systems. Dévoilé lors du dernier salon international de l'électronique grand public (CES) à Las Vegas, il utilise un principe similaire au refroidissement à l'état solide pour refroidir les appareils électroniques sans avoir recours à des ventilateurs.
Le dispositif utilise de minuscules membranes qui vibrent à une fréquence ultrasonique pour générer un flux d'air qui maximise le transfert d'énergie thermique. Cette technologie permet de refroidir les ordinateurs portables, les smartphones, les tablettes et les puces SSD plus efficacement et silencieusement que les ventilateurs traditionnels.
L'avenir, plus proche que nous ne le pensons
Le refroidissement à l'état solide représente une avancée révolutionnaire dans la technologie du refroidissement. La mise en œuvre de ces technologies dans des situations quotidiennes pourrait être réalisée très prochainement.
Avec des matériaux tels que l'alliage magnétique à mémoire de forme, il est possible de développer des systèmes de refroidissement plus efficaces, plus silencieux et plus respectueux de l'environnement. En outre, des applications telles que celles mentionnées ci-dessus pour le refroidissement des puces informatiques démontrent le potentiel de cette technologie pour transformer le refroidissement de tous les types d'appareils électroniques, en offrant des solutions compactes et économes en énergie.