effetto magnetocalorico
effetto magnetocalorico
Fenomeno magneto-termodinamico dei solidi che si manifesta in un aumento o in una diminuzione della temperatura di un materiale magnetico per applicazione o rimozione di un campo magnetico in condizioni adiabatiche. Più in generale consiste nella variazione di entropia dovuta all’interazione dei reticoli magnetici con il campo applicato. Scoperto nel 1881 da Emil Warburg, attualmente è oggetto di grande interesse per le potenziali applicazioni tecnologiche nella refrigerazione. L’idea di utilizzare l’effetto magnetocalorico per realizzare sistemi refrigeranti risale agli anni Venti, quando Peter J.W. Debye e William F. Giauque proposero di utilizzare la smagnetizzazione adiabatica di sali paramagnetici per ottenere temperature inferiori al grado Kelvin. Tuttavia, l’applicazione dell’effetto alla refrigerazione magnetica a temperatura ambiente resta un’importante sfida per la comunità scientifica, sia per la messa a punto di macchine frigorifere che per la ricerca di materiali di nuova concezione. Il materiale a tutt’oggi più utilizzato è il gadolinio (Gd), che sfrutta l’effetto magnetocalorico alla transizione magnetica di Curie. Dalla fine degli anni Novanta, dopo la scoperta di un ‘effetto magnetocalorico gigante’ in Gd5Si2Ge2 da parte di Vitalij K. Pecharsky e dei suoi collaboratori, la ricerca si è indirizzata principalmente verso materiali ferromagnetici con transizioni magnetiche e strutturali del primo ordine attorno alla temperatura ambiente. Materali promettenti sono alcuni composti intermetallici delle terre rare e alcuni composti del manganese, tra cui le leghe di Heusler. Negli stessi anni venne presentato il primo prototipo di refrigeratore che dimostrò la possibilità di ottenere risparmi energetici dell’ordine del 30%. Per l’elevata efficienza e per l’eliminazione dei fluidi criogenici di cui si avvale la refrigerazione convenzionale, che riducono l’ozono nell’atmosfera o hanno un elevato potenziale di effetto serra, la refrigerazione magnetica rappresenta un’alternativa ecocompatibile alla tecnologia convenzionale che potrebbe trovare un impiego di massa nel prossimo futuro.