Un nouveau liquide ionique magnétocalorique pour réfrigérer en toute sécurité

Publié par Adrien le 23/11/2022 à 13:00
Source: CNRS INC
Les matériaux magnétocaloriques (MMCs) sont des solides magnétiques dont la température change sous l'action d'un champ magnétique. Cet "effet magnétocalorique" présente un intérêt tout particulier dans les systèmes réfrigérants, surtout lorsqu'il s'agit d'atteindre de très basses températures pour lesquelles les gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) réfrigérants classiquement utilisés dans nos frigos sont inadaptés. Dans une étude parue dans la revue ChemPhysChem, des scientifiques de l'IC de Strasbourg et de l'IPCMS (CNRS/UNISTRA) proposent une formulation (La formulation est une activité industrielle consistant à fabriquer des produits...) sans précédent à base d'un liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) ionique magnétocalorique.


Un liquide ionique à base de complexes de gadolinium comme nouveau matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) réfrigérant magnétocalorique.
© Athanassios K. Boudalis.

L'effet magnétocalorique décrit le changement de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) d'une substance magnétique en réponse à l'application ou à la suppression d'un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...). Sa découverte, attribuée au physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...) allemand Emil Warburg, remonte à 1881. Pour certains matériaux, cet effet est suffisamment grand pour être concrètement exploité dans des systèmes réfrigérants. Dans ce cas, le cycle thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur...) de compression/détente du gaz frigorigène exploité dans les systèmes de refroidissement conventionnels est remplacé par un cycle thermomagnétique d'aimantation/désaimantation d'un MMC qui joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) le rôle de réfrigérant. Cette alternative potentiellement plus souple, moins dangereuse et moins polluante que les technologies classiques de production de froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) suscite un intérêt croissant alimenté par des matériaux de plus en plus performants et une meilleure compréhension de leur comportement.

Outre leurs propriétés thermodynamiques intrinsèques, l'efficacité des MMCs dans des systèmes réfrigérants repose essentiellement sur leur bon contact avec les surfaces des échangeurs thermiques. La plupart des MMCs étant des solides souvent friables, ce contact doit être assuré par l'intermédiaire de "graisses thermiques" dans lesquelles sont dilués les MMCs. En terme de performance, l'idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau....) serait cependant de pouvoir éviter la préparation de mélanges et utiliser les MMCs purs.

Pour répondre à ce problème, une équipe de chimistes et physiciens des Instituts de Chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) de Strasbourg et Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) et chimie des matériaux de Strasbourg (CNRS/Université de Strasbourg) proposent d'exploiter la chimie des complexes métalliques magnétiques et les propriétés exceptionnelles des liquides Ioniques (LIs). Ils ont ainsi préparé un complexe de gadolinium(III) (Gd) qui constitue le premier LI magnétocalorique. Cette formulation "2 en 1" réunit l'effet magnétocalorique du Gd au contact thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) amélioré d'un liquide/verre comparé aux MMCs solides pour atteindre des propriétés inégalées.

Référence:
A Magnetocaloric Glass from an Ionic-Liquid Gadolinium Complex
Seda Kartal, Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm,...) Rogez, Jérôme Robert, Benoît Heinrich et Athanassios K. Boudalis, ChemPhysChem, 2022, 23, e202200213.
https://doi.org/10.1002/cphc.202200213
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