I magneti e la prossima generazione di elettrodomestici

I frigoriferi e i sistemi di aria condizionata ad alto consumo energetico potrebbero diventare un ricordo del passato, grazie alla ricerca «magnetica» condotta da alcuni scienziati dell'Imperial College di Londra nel Regno Unito in collaborazione con la Iowa State University negli Stati Uniti. La tecnologia di refrigerazione magnetica potrebbe segnare una nuova era per i frigoriferi e i sistemi di aria condizionata rispettosi dell'ambiente, tagliando la sbalorditiva quantità di energia che consumano attualmente del 30%. Le nuove scoperte sono state pubblicate sulla rivista Advanced Materials.

Il concetto della refrigerazione magnetica è semplice. Il calore si crea quando un campo magnetico viene applicato a materiali magnetici, come le leghe metalliche. Si usa quindi l'acqua per raffreddare il materiale, permettendogli di ritornare alla sua temperatura originale. La temperatura del materiale si abbassa ulteriormente quando il campo magnetico viene rimosso del tutto. È il potenziale di questa proprietà di raffreddamento a costituire l'obiettivo dei ricercatori che la ritengono utilizzabile in una serie di prodotti.

In effetti i ricercatori hanno dimostrato che la tecnologia funziona, ma per portarla dai laboratori alle case è necessario trovare il materiale giusto. Questo materiale deve essere molto efficace nel raffreddarsi al di sotto delle normali temperature interne e deve funzionare bene in condizioni quotidiane. Inoltre, la sua efficacia non dovrebbe venire compromessa quando il ciclo di raffreddamento viene ripetuto tante e tante volte.

Il campo della refrigerazione magnetica non è un concetto nuovo. Gli autori dello studio indicano che fu concepito per la prima volta negli anni 1920 ma solamente negli ultimi dieci anni ha suscitato un nuovo interesse grazie alla scoperta di effetti magnetocalorici giganti (cioè il riscaldamento di materiali magnetici collocati in un campo magnetico e il loro raffreddamento quando vengono rimossi dal campo magnetico) in un gruppo di materiali conosciuti come metamagneti. Si tratta di «composti che vengono sottoposti ad una transizione di primo ordine verso uno stato magneticamente ordinato, spesso accompagnata da una concomitante trasformazione della struttura del cristallo,» recita lo studio.

La ricerca intrapresa dal team dell'Imperial College di Londra ha mostrato che la microstruttura delle diverse leghe (cioè lo schema dei cristalli all'interno delle leghe) ha un impatto diretto sul rendimento di un frigorifero magnetico. Questa scoperta potrebbe adesso aiutare il team a creare il materiale più adatto perché il sistema funzioni.

A differenza della parte principale della ricerca che si sta conducendo in tutto il mondo sulla refrigerazione magnetica, il team dell'Imperial si sta concentrando meno sull'analisi e sulla sperimentazione di grandi campioni di materiali e più sul «capire la microstruttura di questi materiali e come rispondono ai campi magnetici a livello microscopico,» spiega la professoressa dell'Imperial College di Londra, Lesley Cohen.

«Abbiamo scoperto che la struttura dei cristalli in diversi metalli influenza direttamente quanto si riscaldano e si raffreddano quando viene loro applicato e poi rimosso un campo magnetico,» spiega.

«È una scoperta importante perché significa che un giorno saremo in grado di creare un materiale su misura «al contrario», partendo cioè dalla microstruttura, in modo che soddisfi tutte le qualità necessarie per far funzionare un frigorifero magnetico. Questo è di fondamentale importanza perché trovare un'alternativa a basso consumo energetico ai frigoriferi e ai sistemi di aria condizionata per le nostre case e per i luoghi di lavoro è importantissimo per diminuire le emissioni di carbonio e per contrastare i cambiamenti climatici.«