Viabilidade do uso de redes porosas ordenadas magnéticas em microdispositivos magnetocalóricos

Abstract

A crescente miniaturização de dispositivos eletro-eletrônicos gera uma demanda por dispositivos microrrefrigeradores de alto desempenho a fim de evitar perda de desempenho de componentes eletrônicos devido ao aumento excessivo de sua temperatura. Propomos o desenvolvimento de um microdispositivo refrigerador magnetocalórico, baseados na convicção de que seja esta a aplicação mais nobre e adequada da tecnologia magnetocalórica, uma vez que as maiores dificuldades de sua implantação em larga escala deixam simplesmente de existir: o pequeno volume do dispositivo exige quantidades irrisórias de material magnetocalórico, que são facilmente submetidas a campos de 1-2 Teslas com o uso de imãs permanentes em contato próximo. A realização do dispositivo baseia-se no uso da litografia de nanoesferas associada à eletrodeposição para gerar matrizes magnéticas porosas que formarão o corpo de um regenerador magnético ativo. Na primeira parte do trabalho estudamos, a partir de redes porosas de cobalto e permalloy, a anisotropia induzida pela nanoestruturação, sua evolução com a espessura do depósito e como a mesma afeta propriedades magnéticas extrínsecas do material, tais como campo coercivo e magnetização remanente, que estão relacionadas com perdas histeréticas que devem ser minimizadas, a fim de que a proposta seja viável. Verificamos que as perdas histeréticas diminuem com o aumento da periodicidade da rede e a espessura do depósito poroso. Ademais, verificamos que a nanestruturação reduz em 40% a energia necessária para magnetizar a rede porosa na direção perpendicular ao plano em relação a filmes compactos de mesma espessura. Portanto a geometria proposta se apresenta como uma alternativa viável, que pode ser inclusive estendida a dispositivos macroscópicos. Na segunda parte do trabalho procedemos às primeiras tentativas de eletrodeposição de Gd a partir de eletrólitos orgânicos. Os resultados mostram que a eletrodeposição de Gd é inibida pela presença de água residual presente no eletrólito. A utilização de câmaras secas anaeróbicas será essencial para a continuidade desta frente de investigação no futuro.