Araceli Aznar Luque defensa la tesi sobre els efectes barocalòrics en transicions de fase de primer ordre

Els sistemes de refrigeració actuals, basats en cicles de compressió de gasos, fan servir refrigerants com els HFCs, que presenten un PEG (Potencial d’Escalfament Global) milers de vegades major que el del CO₂. Atesa la necessitat de frenar l’emissió de gasos d’efecte hivernacle, especialment en un context de creixent demanda mundial de refrigeració, la recerca de materials ecològics esdevé urgent.

Els efectes calòrics en l’estat sòlid han estat proposats com a potencials alternatives a les tecnologies de refrigeració actuals. Aquests efectes poden esdevenir gegants sota l’aplicació cíclica d’un camp extern, que indueix canvis en l’entropia i la temperatura associades a una transició de fase de primer ordre. En aquesta tesi ens enfoquem en els efectes calòrics obtinguts mitjançant pressió hidrostàtica (barocalòrics, BC), que permeten treballar amb pols i que per tant eviten problemes relacionats amb la fatiga. Altrament, gran varietat de materials amb efectes BC poden ser emprats amb finalitats refrigeratives degut a que aquests efectes estan associats a qualsevol transició de fase que impliqui un canvi de volum.

S’ha dut a terme l’estudi BC de materials pertanyents a 4 famílies de compostos: Cristalls plàstics (CP), perovskites híbrides orgàniques-inorgàniques (PHOI), aliatges magnètics i un conductor superiònic. La selecció dels compostos no és arbitrària, sinó que recau en característiques que ens anticipen un bon comportament BC, com grans canvis d’entropia a la transició, sensibilitat de la temperatura de transició respecte la pressió i histèresis tèrmiques petites. Una histèresi petita evita pèrdues relacionades amb el cicle de refrigeració i assegura canvis de pressió més petits a partir de les quals observem reversibilitat. Finalment, altres propietats s’han de considerar al dissenyar un equip de refrigeració: la densitat, conductivitat tèrmica i costos de producció.

Els efectes BC són obtinguts mitjançant la combinació dels mètodes quasi-directe i indirecte. Primer, es duen a terme mesures de calorimetria a pressió atmosfèrica i a altes pressions (DSC i DTA, respectivament), juntament amb experiments de rajos-X i dilatometria. Aleshores podem construir les corbes d’entropia isobàriques, a partir de les quals s’obtenen els efectes BC. A més, hem posat especial èmfasi en la reversibilitat, ja que ha de ser possible dur a terme cicles complets en un sistema de refrigeració real.