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Araceli Aznar Luque defiende la tesis sobre los efectos barocalòrics en transiciones de fase de primer orden

Araceli Aznar Luque defendió su tesis codirigida por Pol Lloveras y Josep Lluís Tamarit lo 15 de Abril en el Campus Diagonal-Besòs. Titulada “Barocaloric effects at first-order phase transitions”, la tesis presenta el estudio experimental de los efectos barocalorics reversibles de diferentes familias de materiales como método de enfriamiento basado en el estado sólido
Araceli Aznar Luque defiende la tesis sobre los efectos barocalòrics en transiciones de fase de primer orden
Esquema del ciclo de refrigeración basado en el estado sólido

Los sistemas de refrigeración actuales, basados en ciclos de compresión de gases, utilizan refrigerantes como los HFCs, que presentan un PCG (Potencial de Calentamiento Global) miles de veces mayor que el del CO2. Dada la necesidad de frenar la emisión de gases de efecto invernadero, especialmente en un contexto de creciente demanda mundial de refrigeración, la búsqueda de materiales ecológicos deviene urgente.

Los efectos calóricos en el estado sólido han sido propuestos como potenciales alternativas a las tecnologías de refrigeración actuales. Estos efectos pueden resultar gigantes bajo la aplicación cíclica de un campo externo, que induce cambios en la entropía y la temperatura asociadas a una transición de fase de primer orden. En esta tesis nos enfocamos en los efectos calóricos obtenidos mediante presión hidrostática (barocalórico, BC), que permiten trabajar con polvo y que por lo tanto evitan problemas relacionados con la fatiga. Además, estos efectos están asociados a cualquier transición de fase que implique un cambio de volumen, por lo tanto se dispone de una gran variedad de potenciales materiales con efectos BC que puedan ser destinados con fines refrigerativos.

Se ha llevado a cabo el estudio BC de materiales pertenecientes a 4 familias de compuestos: Cristales plásticos (CP), perovsquitas híbridas orgánicas-inorgánicas (PHOI), aleaciones magnéticas y un conductor superiónico. La selección de los compuestos no es arbitraria, sino que recae en características que nos anticipan un buen comportamiento BC, como grandes cambios de entropía en la transición, sensibilidad de la temperatura de transición respecto a la presión y histéresis térmicas pequeñas. Una histéresis pequeña evita pérdidas relacionadas con el ciclo de refrigeración y asegura cambios de presión más pequeños a partir de las cuales observamos reversibilidad. Finalmente, otras propiedades se deben considerar al diseñar un equipo de refrigeración: la densidad, conductividad térmica y costes de producción.

Los efectos BC son obtenidos mediante la combinación de los métodos casi-directo e indirecto. Primero, se llevan a cabo medidas de calorimetría a presión atmosférica y a altas presiones (DSC y DTA, respectivamente), junto con experimentos de rayos-X y dilatometría. Entonces podemos construir las curvas de entropía isobáricas, a partir de las cuales se obtienen los efectos BC. Además, hemos puesto especial énfasis en la reversibilidad, ya que debe ser posible llevar a cabo ciclos completos en un sistema de refrigeración real.

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