Estudio del efecto elastocalórico en aleaciones con memoria de forma de Cu-AI-X: caracterización termo-mecánica y aplicación a la refrigeración sostenible

Abstract

La refrigeración es una tecnología clave en la sociedad moderna, con un alto coste económico y energético. Los sistemas actuales dependen de gases tóxicos y generadores de efecto invernadero, lo cual impulsa la búsqueda de alternativas más sostenibles. Una de las opciones más prometedoras son las aleaciones de memoria de forma (SMA), que exhiben el efecto elastocalórico. En este trabajo de fin de máster se estudió el efecto elastocalórico en aleaciones ternarias y cuaternarias de Cu-Al-Ni y Cu-Al-Ni-Ga mediante tres objetivos específicos: revisión de la literatura, implementación de una metodología experimental para medir el efecto elastocalórico, y la medición del efecto en las SMA seleccionadas. Así, se encontró que el Cu-Al-Ni sufre de poca repetibilidad y por tanto una muy baja eficiencia, mientras que el Cu-Al-Ni-Ga salva esta dificultad y permite alcanzar valores del COP de 9,7 y picos de temperatura adiabáticos (ΔTadia) de hasta 19 °C.

Refrigeration is a key technology in modern society, with a high economic and energetic cost. Current systems depend on gases that are toxic and cause greenhouse effects, and that drives the research for more sustainable alternatives. One of the most promising ones are the shape memory alloys (SMA), which show elastocaloric effect. In the present final master's work the elastocaloric effect in ternary Cu-Al-Ni and quaternary Cu-Al-Ni-Ga was studied through three specific objectives: revision of the literature, implementation of an experimental methodology to measure the elastocaloric effect, and its measurement in the chosen SMA. This way, it was found that Cu-Al-Ni shows small repeatability and so has a very small efficiency, while the Cu-Al-Ni-Ga solves that issue and manages to achieve COP values of 9.7 and adiabatic temperature changes (ΔTadia) of 19 °C