Verandering van de structuur van een vaste stof kan worden gebruikt om te koelen, zo hebben onderzoekers van de Technische Universiteit van Denemarken aangetoond. De nieuwe koelmethode maakt de compressor overbodig.

De koelcyclus door verandering van de kristalstructuur

Het koelelement maakt gebruik van een bijzondere eigenschap van sommige metaallegeringen: bij een bepaalde druk verandert de kristalstructuur, waarbij warmte vrijkomt. Wordt de druk weggehaald, dan veert het materiaal terug naar zijn oorspronkelijke kristalstructuur en neemt het warmte op. Op dat moment koelt het metaal zijn omgeving. Dit wordt het elastocalorische effect genoemd. De onderzoekers gebruikten een nikkel-titaniumdraad en brachten daarop een drukverandering aan van ruim 130 kg/cm2 met een frequentie van duizend keer per seconde.

 

Het Deense onderzoek, waarvan de resultaten vandaag in het Journal of Applied Physics zijn gepubliceerd, heeft de nikkel-titaniumdraad aan allerhande testcycli onderwerpen om na te gaan of het koeleffect voldoende constant blijft bij het voortdurend belasten en ontlasten, en wat de invloed is van een verschillende omgevingstemperaturen. Het elastocalorische effect van het materiaal levert een temperatuurverandering van ruim 20°.

Dit koeleffect is aanzienlijk groter dan van een andere methode om met verandering van een vaste stof te koelen, het zogeheten magnetocalorische effect. Dit betreft materialen die door verandering van een externe magneetveld opwarmen en koelen. Er wordt al langer gewerkt aan de magneetkoelkast.

De Deense onderzoekers willen nu nagaan of het mogelijk is met het materiaal een prototype koelapparaat voor een koelkast te bouwen. Een van de uitdagingen daarbij is het optreden van materiaalvermoeiing als gevolg van het voortdurend belasten en ontlasten.

Lees hier het artikel van de Deense onderzoekers.