Estudo recente aponta avanço em materiais para refrigeração magnetocalórica
Pesquisa publicada em dezembro de 2025 detalha método para reduzir perdas energéticas e ampliar a estabilidade cíclica de compostos magnetocalóricos à base de gadolínio.
Pesquisadores da Alemanha e do Japão afirmam ter obtido um avanço no desempenho e na durabilidade de materiais usados em refrigeração magnetocalórica, tecnologia considerada alternativa à compressão de vapor. O estudo foi conduzido por uma colaboração internacional liderada pelo National Institute for Materials Science (NIMS), no Japão, e pela Universidade Técnica de Darmstadt, na Alemanha, e publicado em dezembro de 2025 na revista científica Advanced Materials.
O trabalho aborda um problema recorrente do efeito magnetocalórico — fenômeno no qual certos materiais alteram sua temperatura quando submetidos a um campo magnético. Segundo os pesquisadores, materiais com alto poder de resfriamento costumam apresentar perdas irreversíveis de energia, associadas à histerese, o que compromete a durabilidade em ciclos repetidos de operação. Já materiais mais estáveis não alcançam variações de temperatura suficientes para aplicações práticas.
A equipe concentrou a análise em compostos intermetálicos à base de gadolínio e germânio, em especial o Gd₅Ge₄, material que aquece quando um campo magnético externo alinha os spins magnéticos dos átomos. De acordo com o estudo, a degradação do desempenho está relacionada a transições estruturais associadas a alterações no comprimento das ligações entre átomos de germânio durante os ciclos magnéticos.
Para reduzir esse efeito, parte do germânio foi substituída por estanho, com o objetivo de ajustar as ligações covalentes na estrutura cristalina. Segundo os autores, esse controle químico permitiu eliminar ou reduzir significativamente a histerese e manter a estabilidade do material ao longo de milhares de ciclos de magnetização e desmagnetização.
Os resultados indicam que a variação reversível de temperatura adiabática do material aumentou de 3,8 °C para cerca de 8 °C, sem perda acelerada de desempenho. A pesquisa também aponta que a combinação de maior estabilidade cíclica e menor dissipação de energia pode ampliar a viabilidade de sistemas de refrigeração magnética, que não utilizam gases de efeito estufa.
O estudo foca inicialmente em aplicações criogênicas, em faixas de temperatura entre aproximadamente –233 °C e –113 °C, como a liquefação de gases, incluindo hidrogênio. O consórcio afirma que pretende aplicar a metodologia a outros compostos e investigar seu uso em diferentes faixas de temperatura.
Além do NIMS e da Universidade Técnica de Darmstadt, participaram do trabalho o Instituto de Tecnologia de Kyoto (KIT), o Instituto Japonês de Pesquisa em Radiação Síncrotron (JASRI) e as Universidades de Hyogo e Tohoku. A divulgação mais ampla dos resultados ocorreu entre janeiro e fevereiro de 2026, por meio de comunicados institucionais e veículos científicos internacionais.
