Efeito elastocalórico em nanoestruturas de carbono: um estudo computacional

Resumo

Um dos desafios científicos e tecnológicos da atualidade consiste no desenvolvimento de métodos de refrigeração mais eficientes e que não agridam a natureza. Aplicações vão da dissipação de calor em dispositivos eletro-eletrônicos, até os aparelhos de climatização e de conservação de alimentos. A miniaturização dos dispositivos tecnológicos estimulou a pesquisa sobre novas formas de refrigeração nas escalas micro e nano. Uma das formas alternativas de refrigerar um sistema é através do chamado efeito elastocalórico (eC). O eC consiste na resposta térmica de um material perante ação externa de uma força ou de um stress. Embora a literatura reporte a existência de vários tipos de materiais que apresentam o efeito eC de modo significativo, recentemente, alguns estudos mostraram que o grafeno e os nanotubos de carbono apresentam esse efeito em intensidades que superam as de alguns materiais conhecidos, e com performance comparável às de geladeiras domésticas modernas, que ainda possuem o melhor custo/benefício em termos energéticos. Neste projeto, propomos um estudo computacional, através de métodos de dinâmica molecular clássica, do efeito elastocalórico em nanoestruturas de carbono como nanotubos de carbono, nanofitas cortadas de grafeno e nanofitas de grafino. Investigaremos a dependência do efeito eC nessas estruturas com fatores como tamanho, número de camadas, quiralidade, defeitos, etc. Os resultados serão comparados com a literatura e tem potencial de resultarem em publicações científicas.