Mecnica
Redação do Site Inovação Tecnológica – 25/07/2025
medida que as nanofolhas se tornam mais finas, as interaes da superfcie com as molculas de gua so intensificadas, manifestando-se como estados lquidos ou gelados, dependendo das condies estruturais. Esse refinamento estrutural melhora significativamente o desempenho do armazenamento de calor, particularmente abaixo de 100 C.
[Imagem: Hiroki Yoshisako et al. – 10.1038/s42004-025-01567-2]
Absoro e adsoro
Reciclar o calor – redirecionar o calor desperdiado para realimentar processos ou gerar energia – j est fazendo a diferena em inmeras indstrias, mas o impacto desse reaproveitamento pode ser muito maior se conseguirmos capturar todas as temperaturas – e ainda no dispomos de tecnologias adequadas quando o calor dissipado fica abaixo dos 200 C.
Pesquisadores japoneses acabam de apresentar avanos significativos nesse sentido, desenvolvendo um material de baixo custo que consegue armazenar calor mesmo abaixo de 100 C.
O material constitudo folhas de dixido de mangans (MnO2) em camadas com dimenses nanomtricas.
“Nossas nanofolhas operam usando um mecanismo de armazenamento de calor de modo duplo, onde as molculas de gua so simultaneamente absorvidas (intercaladas) e adsorvidas da atmosfera,” explica Hiroki Yoshisako, da Universidade de Tohoku.
Apesar de os nomes serem parecidos, absoro e adsoro so processos fsico-qumicos diferentes. A absoro um fenmeno de volume, pelo qual a substncia absorvida (o absorvato) totalmente incorporada pelo material absorvente, geralmente causando um aumento no volume do material que est absorvendo – pense em uma esponja absorvendo gua. J a adsoro um fenmeno de superfcie, quando os tomos, ons ou molculas de uma substncia (o adsorvato) aderem superfcie de outra substncia (o adsorvente), ficando presos na sua parte externa, sem penetrar em seu volume – um exemplo o carvo ativado.
Contedo de calor de hidratao em termos do estado fsico-qumico da gua adsorvida.
[Imagem: Hiroki Yoshisako et al. – 10.1038/s42004-025-01567-2]
Recuperao de calor leve
O dixido de mangans em camadas opera graas intercalao, um processo reversvel pelo qual molculas ou ons hspedes se inserem na estrutura em camadas de um material hospedeiro, sem causar grandes alteraes estruturais.
Embora j se soubesse que as molculas de gua penetram nas camadas de MnO2 a cerca de 130 C, a equipe se surpreendeu ao descobrir um segundo mecanismo: A adsoro superficial que surge em temperaturas abaixo de 60 C, quebrando o dixido de mangans em camadas de nanofolhas ultrafinas.
Esse mecanismo duplo aumenta a quantidade total de molculas de gua armazenveis em 1,5 vez e aumenta a densidade de armazenamento de energia em aproximadamente 30% em comparao com o MnO2 em massa. Como resultado, as nanofolhas podem operar efetivamente em temperaturas muito mais baixas.
“Nossa inovao abre novos caminhos para solues de gerenciamento trmico de ltima gerao, que vo desde sistemas de armazenamento de calor solar para uso noturno, at dispositivos portteis de recuperao de calor residual de baixa temperatura e gerao descentralizada de energia termoeltrica, capaz de operar independentemente do horrio ou local,” disse o professor Norihiko Okamoto.
Bibliografia:
Artigo: Utilizing surface water adsorption on layered MnO2 nanosheets for enhancing heat storage performance
Autores: Hiroki Yoshisako, Norihiko L. Okamoto, Kazuya Tanaka, Tetsu Ichitsubo
Revista: Communications Chemistry
Vol.: 8, Article number: 169
DOI: 10.1038/s42004-025-01567-2
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